三篇Cell揭曉iPS謎底：具體步驟與蛋白質(zhì)組變化

的四大轉(zhuǎn)錄因子：Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc對(duì)iPSC的形成至關(guān)重要，但轉(zhuǎn)錄因子激發(fā)iPSC形成的步驟及機(jī)制一直尚不明確。近期Cell和Cell Report陸續(xù)發(fā)表了三項(xiàng)新研究成果，分別解析了iPS細(xì)胞如何一步步形成的步驟，以及在重編程的*天和zui后三天里的一個(gè)兩步復(fù)位方法，這揭開了iPSCs形成的謎底，也指出了相應(yīng)提高重編程效率的一些新基因。

iPSC具有和胚胎干細(xì)胞（ESC）類似的特征和功能，卻極大程度避免了ESC研究和應(yīng)用中面臨的倫理和排斥等諸多障礙，因此這一新技術(shù)給基于干細(xì)胞的個(gè)性化治療和再生醫(yī)學(xué)帶來了光明的前景。諾貝爾獎(jiǎng)得主Yamanaka教授及后來的大量研究都表明Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc（OSKM）等轉(zhuǎn)錄因子對(duì)iPSC的形成具有至關(guān)重要的作用，但是對(duì)于上述轉(zhuǎn)錄因子激發(fā)iPSC形成的步驟和機(jī)制尚不明確。

為了揭開這個(gè)謎底，來自哈佛-麻省總醫(yī)院的兩位科學(xué)家：Sridhar Ramaswamy和Konrad Hochedlinger進(jìn)行了iPS細(xì)胞形成的轉(zhuǎn)錄分析，發(fā)現(xiàn)了一種雙相過程。其中c-Myc/Klf4驅(qū)動(dòng)了*波，Oct4/Sox2/Klf4驅(qū)動(dòng)了第二波，這種雙相過程導(dǎo)致了一些細(xì)胞難以重編程，如果能提高4個(gè)因子的表達(dá)，就可以解決這一問題。

由此研究人員不僅解析出了iPS細(xì)胞由這些轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)恢復(fù)多能性的步驟，而且也提出了令體細(xì)胞更易形成iPSCs的方法。

在另外一篇文章中，研究人員采用了一種稱為深度定量蛋白質(zhì)組學(xué)（in-depth quantitative proteomics）的方法，分析成纖維細(xì)胞重編程為iPS細(xì)胞過程中蛋白質(zhì)組的變化，從蛋白種類和數(shù)量上的變化來闡述重編程過程。

研究人員收集了6個(gè)時(shí)間段的樣品進(jìn)行分析：蛋白收集，在多肽上加上穩(wěn)定的同位素標(biāo)記，然后利用高通量納米液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜進(jìn)行分析，由此發(fā)現(xiàn)重編程的*天和倒數(shù)第三天出現(xiàn)了蛋白質(zhì)組的一個(gè)兩步復(fù)位過程，這些蛋白以一個(gè)高度協(xié)調(diào)的方式發(fā)生著變化，出現(xiàn)了幾種生物學(xué)進(jìn)程，比如電子傳遞鏈復(fù)合物的電化學(xué)變化，中間階段囊泡的運(yùn)輸，還有zui后階段中的EMT樣進(jìn)程等。

這項(xiàng)研究以定量蛋白質(zhì)組學(xué)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了大規(guī)模（8000種蛋白），大范圍（7個(gè)數(shù)量級(jí)）的分析，明確的指出了重編程過程是一種多步驟進(jìn)程，目前大部分研究集中在起始階段，而這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了前三天和后十二天的變化，解析了其中微妙的中間階段，將進(jìn)一步增強(qiáng)我們對(duì)細(xì)胞重編程機(jī)理的認(rèn)識(shí)。