美国研究人员发现了一种打开人体成纤维细胞（皮肤细胞）中的干细胞基因的新方法，从而避免了插入额外基因或利用病毒所带来的健康风险。这一成果开辟了细胞重组的新途径，未来通过诱使患者自身细胞修复和再生受损组织，该方法将可用于治疗一系列人类疾病和创伤。
在7月21日的《克隆与干细胞》期刊的网络版上，美国伍斯特理工学院和CellThera公司的研究人员描述了此项研究成果。研究人员表示，只需通过操纵培养条件，他们就可获得成纤维细胞的变化，这将有利于开发出病人特异性细胞疗法。
新兴的再生医学领域初期的研究重点是多能胚胎干细胞。在多能态，已知某些基因呈活跃状态，有助于控制干细胞。包括OCT4、SOX2和NANOG在内的这些基因在干细胞中很活跃，但干细胞一旦开始分化并沿此途径发展成为某种特定细胞类型和组织时，这些基因就变成休眠状态，故而这些基因被认定为多能的标志物。
虽然胚胎干细胞研究尚在不断产生更多重要的知识，但被称为诱导多能干细胞（iPS）的重组细胞可用于再生组织，同时可避免使用胚胎干细胞带来的一些问题，如伦理问题、胚胎干细胞有可能被患者免疫系统排斥的问题或是生长失控导致癌症的问题等。
2007年，日本京都大学山中伸弥团队率先研制出iPS细胞，在人体皮肤细胞中插入了包括OCT4和SOX2在内的4个额外的干细胞基因。这些基因开始表达出能将皮肤细胞变回更加多能状态的蛋白质。这项技术已在实验室中被重复验证，而且已可实现用更少的添加基因来进行重组，这曾是一个重大的科学突破。但其在人类疾病治疗方面的潜力是有限的，因为将新基因插入到成体细胞，或通过病毒来携带这些遗传载荷都可能引发一系列的问题。
伍斯特理工学院此次的最新研究，则是通过降低细胞暴露的大气氧含量，及将称为成纤维细胞生长因子（FGF2）的蛋白添加到培养基中，来打开现有的、尚处于休眠状态的干细胞基因OCT4、SOX2和NANOG。FGF2是一种天然蛋白，对维持胚胎干细胞的多能性至关重要。
此外，该小组发现，一旦干细胞基因被激活并开始表达蛋白，这些蛋白可迁移到皮肤细胞的细胞核中，准确得就像是发生在诱导多能干细胞中。伍斯特理工学院生物学和生物技术副教授雷蒙德·佩吉认为，这是一个令人兴奋的发现，将这些蛋白定位在细胞核中是重组这些细胞的第一步。
更令研究人员惊异的是，干细胞基因OCT4、SOX2和NANOG并不像推定的那样在未经处理的皮肤细胞中是完全休眠的。事实上，这些基因会发送信息，只不过这些信息并没有被转录成可形成细胞多能性的蛋白。研究人员称，这个事实不仅迫使他们重新思考什么才是多能性的真正标志，而且也表明在调控干细胞基因表达的这些细胞中存在着一种天然机制，这为研究人员打开了一条研究细胞重组的全新思路。（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
Cloning and Stem Cells doi:10.1089/clo.2009.0015.
Induction of Stem Cell Gene Expression in Human Fibroblasts without Transgenes
Raymond L. Page,1,2,3,4 Sakthikumar Ambady,1,2 William F. Holmes,2 Lucy Vilner,1 Denis Kole,2 Olga Kashpur,2 Victoria Huntress,2 Ina Vojtic,1 Holly Whitton,2 and Tanja Dominko1,2,4
1CellThera, Inc., Worcester, Massachusetts.
2Department of Biology and Biotechnology, Worcester Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts.
3Department of Biomedical Engineering, Worcester Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts.
4Bioengineering Institute, Worcester Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts.
Reprogramming of differentiated somatic cells into induced pluripotent stem (iPS) cells has potential for derivation of patient-specific cells for therapy as well as for development of models with which to study disease progression. Derivation of iPS cells from human somatic cells has been achieved by viral transduction of human fibroblasts with early developmental genes. Because forced expression of these genes by viral transduction results in transgene integration with unknown and unpredictable potential mutagenic effects, identification of cell culture conditions that can induce endogenous expression of these genes is desirable. Here we show that primary human fibroblasts have basal expression of mRNA for OCT4, SOX2, and NANOG. However, translation of these messages into detectable proteins and their subcellular localization depends on cell culture conditions. Manipulation of oxygen concentration and FGF2 supplementation can modulate expression of some pluripotency related genes at the transcriptional, translational, and cellular localization level. Changing cell culture condition parameters led to expression of REX1, potentiation of expression of LIN28, translation of OCT4, SOX2, and NANOG, and translocation of these transcription factors to the cell nucleus. We also show that culture conditions affect the in vitro lifespan of dermal fibroblasts, nearly doubling the number of population doublings before the cells reach replicative senescence. Our results suggest that it is possible to induce and manipulate endogenous expression of stem cell genes in somatic cells without genetic manipulation, but this short-term induction may not be sufficient for acquisition of true pluripotency. Further investigation of the factors involved in inducing this response could lead to discovery of defined culture conditions capable of altering cell fate in vitro. This would alleviate the need for forced expression by transgenesis, thus eliminating the risk of mutagenic effects due to genetic manipulation.
