细胞重编程及其意义的探究

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1、细胞重编程及其意义的探究赵茜3090100818竺可桢学院理工平台0906摘要：2008年12月Science杂志评出的2008年十大科学进展(Breakthroughoftheyear)中细胞重编程被评为第一位。这项研究儿乎在一夜Z间开启了一个牛物学的新的领域，它有希望成就挽救生命的医学上的进步。本文主要介绍了细胞重编程和实现的三种手段：细胞核移植、细胞融合、特定转录基因诱导，并介绍了细胞重编程与表观遗传学调控的联系和它在理论和实际应用中的意义，探讨了细胞重编程的现状和发展方向。关键词：细胞重编程；表观遗传学；核移植；多能干细胞；疾

2、病ips细胞系；植物组织培养已经广泛用于农业牛产，它的理论依据即是细胞全能性：高度分化的离体植物体细胞能重新发育成完整植株。而其根木原因在于体细胞的细胞核有该物种生长发育所需的全部基因。人的体细胞也具有全能性，但是人的体细胞却不能经过脱分化、再分化，像植物一样形成新的个体。相类似的，怎样实现从已分化的细胞到多功能干细胞到完整个体的转化呢？“十一五”期间，国家自然科学基金委员会丿1动了一个重大研究项日一一“细胞编程和重编程的表观遗传机制”，上面的问题就与细胞的車编程有关。在这个尚未被深度挖掘的领域，我国与世界的水平相差很小，它给我们生物

3、领域的发展创造了良好的机遇。把握研究方向，在重编程领域有所突破，不仅提升了我国的牛物领域的实力，也对于实际的应用有亜要意义。既然细胞重编程如此重要，那么什么是细胞重编程？它的现阶段成杲，未來动向和意义乂是什么呢？1细胞重编程的定义简单来说分化的细胞在特定的条件下被逆转肩恢复到全能性状态，或者形成胚胎干细胞系，或者进一步发育成一个新的个体的过程。分化是基因选择性表达的结果，而并没有改变遗传物质，而重编程在某正意义上就是分化的一个逆转。2细胞重编程的实例和思考2,1核移植人体的细胞可不口J以向植物细胞那样，实现重编程呢？从较低等生物开始，

4、人类进行了体细胞核移植的探索。早在20世纪50年代屮期，briggs和king成功地将囊胚期细胞核移植到去核的豹纹蛙卵母细胞中，继续体外培养时期发育成蝌蚪，这就是最早的细胞核移植。但是哺乳动物细胞体枳非常小，所以动物核移植而临着更多的技术挑战。直到1996年克隆羊“多莉”出生，利用终末分化作为供核细胞获得克隆动物的道路才有了巨人突破，这是具有里程碑式的研究成果。核移植技术就是将体细胞的细胞核和去核卵母细胞融合获得亜组细胞，在体外培养，然后通过胚胎移植将其转入不入动物的子宫中发育，最终得到成熟的个体。口多莉Z后，人们克隆了牛，猪等动物，

5、其至有了克隆人的设想。可遗憾的是，现在还不能通过体细胞核移植建立人胚胎干细胞细胞系，而口这项技术的一个非常大的局限是人卵母细胞的获取受到伦理学问题的困扰。不过，已经有研究利用受精卵作为受核细胞成功建立小鼠胚胎干细胞，这意味着，今后可能利用临床体外受精技术遗弃的受精卵来建立人的胚胎肝细胞，从而避免争议。2.2细胞融合实现重编程在高中，我们学到了杂交瘤细胞的产生，即是将效应B细胞和小鼠的瘤细胞融合，使其具有两种细胞的特性，但是，这种细胞融合却没有达到重编程的目的。但是如果改变细胞种类，就可以实现细胞重编程，如1976年佇研究者将胸腺细胞与

6、胚胎癌细胞融合，融合后的体细胞表现出分化上的多样性。同样，将体细胞与小鼠胚胎干细胞融合,就可以得到多能性干细胞，也可以为人的胚胎干细胞融合实现体细胞的虫编稈。这种方法的成功向我们证明，在胚胎干细胞中有，有关键的调控分子对以实现体外重编程体细胞为多功能干细胞。寻找到这样的调控分子为人工控制细胞重编程提供了可能性。如杲能提取胚胎干细胞不同成分进行研究，就像在小鼠肺炎双球菌实验屮对火活的s型菌的处理一样,就可能找到这样的调控分子。当然，不可忽视的是，细胞融合方法存在着重大缺陷，那就是重编程后的多能干细胞是四倍体细胞。如何恰当解决这个问题是口

7、前正在探讨的，有研究表明从融合细胞中选择性地除去特定染色体是其中一个方法，但仍然不能去除所有的胚胎干细胞中的染色体。所以这种方法也存在着较人的局限性。让这种技术造福人类的道路恐怕任重道远。2.3特定转录基因诱导体细胞重编程2006年，口木京都人学Yamanaka研究小组发现，把四种与维持胚胎干细胞全能型相关的某因通过逆转录病毒载体转入小鼠的成纤维细胞，可以将其变成类似胚胎T细胞（ES）细胞的多功能干细胞，称为iPS。如果川同样的方法，向人的体细胞以病毒方式导入外源的四个转录因子，就可以诱导形成多功能性干细胞，它与胚胎肝细胞相似的形态和

8、表观遗传特征，具有相似的分化能力，即分化的全能性。它的出现很人程度上解决的了异体细胞抑制的免疫排斥问题，同时使得无伦理争议的患者特界性的干细胞获得成为可能。目询，人们己经在获得患者的iPS细胞方而有了鼓舞人心的突破。例如