[发明专利]通过使用小分子调节剂诱导复能基因而重编程细胞

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请是2006年8月1日提交的美国专利申请第11/497,064号的部分继续申请，它根据第35U.S.C.§119(e)要求2005年8月1日提交的美国临时专利申请第60/704,465号的权益，并且还根据35U.S.C.§119(e)要求2008年4月7日提交的美国临时专利申请第61/043,066号；2008年4月7日提交的美国临时专利申请第61/042,890号；2008年4月7日提交的美国临时专利申请第61/042,995号和2008年11月12日提交的美国临时专利申请第61/113,971号的权益，它们每一个都以引用方式并入本文，就如将其全文列出一样。

发明领域

本发明的实施方案涉及细胞生物学、干细胞、细胞分化、体细胞核转移和基于细胞的治疗学的领域。更具体地，本发明的实施方案涉及用于重编程细胞以及基于细胞的治疗法的方法、组合物和试剂盒。

发明背景

再生医学作为用于许多人类疾病的治疗具有巨大的前景，但也带来一些在现代科学研究中面临的最困难的技术挑战。对再生医学的技术挑战包括低的克隆效率，潜在复能组织的供应不足，以及对于如何控制细胞分化和哪种类型的胚胎干细胞能被用于所选的治疗的知识的普遍缺乏。尽管ES细胞具有极大的可塑性，但是未分化的ES细胞能够形成含有组织类型的混合物的畸胎瘤(良性肿瘤)。此外，从一种来源向另一种来源移植ES细胞将可能需要施用药物来防止新细胞的排斥。

已经进行了尝试来鉴定由非胎儿源的组织产生干细胞的新途径。一种方法包括操纵自体的成体干细胞。使用自体的成体干细胞用于再生医学的优势在于它们来源于且返回至同一患者，并且因此不经受免疫介导的排斥反应的事实。主要的缺点是这些细胞缺少ES细胞的可塑性和复能性，并因此它们的潜能是不确定的。另一种方法旨在将来自成体组织的体细胞重编程以产生复能的ES样细胞。然而，这种方法是困难的，因为多细胞生物体中的每种细胞类型具有独特的表观遗传学标记，认为在细胞分化后或从细胞周期中退出后该标记便是固定的。

细胞DNA一般以染色质(一种包含核酸和蛋白质的复合物)的形式存在。事实上，大部分细胞RNA分子还以核蛋白复合物的形式存在。如本领域技术人员已知的，染色质的核蛋白结构已经是广泛研究的对象。一般而言，染色体DNA被包装成核小体。核小体包含核心和连接区。核小体核心包含核心组蛋白(H2A、H2B、H3和H4各二个)八聚体，约150个碱基对的染色体DNA缠绕在该八聚体周围。此外，约50个碱基对的连接区DNA区段与连接区组蛋白H1缔合。核小体被组织成更高阶的染色质丝并且染色质丝被组织成染色体。参见，例如，Wolffe“chromatin：Structure and Function(染色质：结构和功能)”第3版，Academic Press，San Diego，1998。

染色质的结构不是静态的，而是易于被统称为染色质重建的过程修饰。染色质重建可用于，例如：从DNA区去除核小体；将核小体从一个DNA区移到另一个DNA区；改变核小体之间的间距；或将核小体添加至染色体中的DNA区中。染色质重建也能导致更高阶结构的改变，从而影响转录活性的染色质(开放染色质或常染色质)和无转录活性的染色质(闭合的染色质或异染色质)之间的平衡。

染色体蛋白易受许多类型的化学修饰影响。这些核心组蛋白的翻译后修饰的一种机制是高度保守的碱性N-末端赖氨酸残基的ε-氨基的可逆的乙酰化。组蛋白乙酰化的稳态通过竞争性的组蛋白乙酰转移酶和组蛋白脱乙酰酶(本文称为HDAC)之间的动态平衡而建立。早已将组蛋白的乙酰化和脱乙酰化与转录的控制相联系。组蛋白的可逆的乙酰化能导致染色质重建并且如此可以充当基因转录的控制机制。总的来说，组蛋白的高度乙酰化有利于基因的表达，然而组蛋白的脱乙酰化与转录阻抑有关。据显示组蛋白乙酰转移酶充当转录的辅激活蛋白，然而发现脱乙酰酶属于转录阻抑途径。

组蛋白乙酰化和组蛋白脱乙酰化之间的动态平衡对于正常的细胞生长是必不可少的。组蛋白脱乙酰化的抑制导致细胞周期停滞、细胞分化、凋亡和转化的表型的逆转。