客觀日本

理研等開發出有效製備高品質iPS細胞的方法,瞄準「快速、低成本」

2022年02月01日 生物醫藥

理化學研究所(簡稱「理研」)和築波大學等開發出了有效製備高品質iPS細胞的方法。透過改變插入到皮膚等身體細胞中的基因的一個序列,提高了向iPS細胞轉化的反應效率。有望利用該方法開發以低成本快速製備患者本人專用「My iPS細胞」的技術。

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爲製備iPS細胞而修改了插入的基因Klf4的序列。蛋白質的第507個氨基酸由白胺酸(L)變爲丙胺酸(A),蛋白質的結構發生變化(圖片由理研的林洋平組長提供)

iPS細胞是透過向皮膚或血液等細胞插入特定基因,並透過可以回到能夠轉化成各種身體細胞的「初始化」來製備的。京都大學的山中伸彌教授等人開發了透過插入4種基因來製備iPS細胞的方法。這4種基因被稱爲「山中因子」。

理研的林洋平組長(築波大學副教授)與擔任研究助理的研究生Borisova Evgeniia等人着眼於山中因子的「Klf4」基因。這個基因生成的蛋白質會與DNA結合,可以抑制或激活基因的功能。

此次,研究團隊針對與DNA結合的蛋白質位點中被認爲尤其重要的19個氨基酸,調查了與其他氨基酸置換時iPS細胞的製備效率的變化情況。修改Klf4的基因序列,將蛋白質的第507個氨基酸由「白胺酸」變爲「丙胺酸」時,iPS細胞的製備效率提高。大量細胞在短時間内被初始化,變成了iPS細胞。

儘管很難與以往的製備方法進行單純比較,但新方法的效率可提高數倍,製備時間也縮短至數天~一週左右。另外研究團隊還應答,干擾初始化的基因功能減弱,由此可以製備品質更加均勻的iPS細胞。

迄今爲止,很多研究人員都在致力於iPS細胞製備方法的改良,大都集中在透過改變插入細胞的基因或者追加插入其他基因,亦或者改良細胞的培養條件以及將基因插入細胞的技術等方面,「最適化山中因子的研究並沒有引起很多人的關注」(林洋平組長)

iPS細胞與再生醫療的動向
2006年 京都大學山中伸彌教授等人發明iPS細胞
2012年 山中教授獲得諾貝爾生理學或醫學獎
2013年 利用患者之外的第三者的細胞製備並儲存的“iPS細胞庫專案”起動
2014年 理研等全球首次移植利用iPS細胞培養的視網膜細胞
2020年 iPS細胞庫專案移交給公益財團營運
財團起動了利用患者本人的細胞低成本製備iPS細胞的“My iPS專案”

目前,iPS細胞再生醫療一般是利用患者以外的第三方細胞製備的iPS細胞。這是因爲利用患者本人的細胞製備iPS細胞需要大量時間和費用。所以目前的主要方法是尋找即使進入他人活體內也不容易發生排斥反應的免疫型供體,利用其提供的血液製備iPS細胞並保存起來。

然而,理想的方式還是使用自體細胞,山中教授等人提出了利用患者本人的細胞低成本製備iPS細胞的「My iPS細胞」設想。研究團隊認爲,如果對Klf4之外的基因也能進行改良的話,就能進一步提高製備效率。林洋平組長表示:「如果能削減時間和成本,將有助於實施My iPS細胞。」

日文:越川智瑛、《日經產業新聞》,2022/01/19
中文:JST客觀日本編輯部