[发明专利]通过非病毒重编程获得的多潜能干细胞

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请主张2008年10月24日提交的美国临时专利申请No.61/108,362的权益，该美国临时专利申请以引用的方式并入本文，如同对其全文进行叙述。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是在由美国国立卫生研究院(NIH)授予的编号为GM081629和RR000167的政府支持下进行的。美国政府具有本发明的某些权利。

背景技术

胚胎干(ES)细胞因其多潜能性而具有巨大的科学和医疗前景，所述多潜能性，即，以不确定方式复制并且分化成所有三个胚层的细胞的能力。(Thomson等人，《科学》(Science)282：1145-1147(1998)，其以引用方式并入本文，如同对其全文进行叙述)。因为存在被受体免疫系统排斥的可能性，人类ES细胞在治疗和再生医学上的应用变得复杂。因此，非常需要对特定受体而言遗传上基本相同的人类多潜能细胞。同样，对于设计患者特异性治疗策略时ES细胞的使用，遗传同一性可能是十分重要的。

从出生后灵长类个体中产生多潜能细胞的最初尝试采用的是体细胞核移植(参见，例如，Byrne，JA等人，《自然》(Nature)450：497-502(2007))和细胞融合(参见，例如，Yu，J等人，《干细胞》(Stem Cells)24：168-176(2006))。然而，体细胞核移植的临床使用由于效率低而不实用，同时细胞融合导致近四倍体细胞。2007年，两组科学家将来自出生后灵长类个体的体细胞重编程为多潜能干细胞(Yu等人，《科学》(Science)318：1917-1920(2007)，以及Takahashi等人，《细胞》(Cell)131：861-872(2007))，其各自以引用的方式并入本文，如同对其全文进行叙述。通过用于表达潜能决定转基因的病毒载体系统，两个组均将四个转录因子的cDNA导入人类体细胞并在其中表达。Takahashi等人的转录因子是OCT4、SOX2、c-Myc和KLF4，而Yu等人则采用OCT4、SOX2、NANOG和LIN28。这几组转录因子的表达诱导人类体细胞获取ES细胞特异性特征，包括形态、增殖以及基因和表面标记物表达。以此方式重编程的体细胞被称为诱导多潜能(iPS)细胞。iPS细胞的存在消除了对胚泡的需要，并且减少了有关免疫排斥的问题。

此后不久，Lowry等人通过转基因OCT4、SOX2、c-Myc和KLF4的异位表达产生出患者特异性iPS细胞系(lowry等人，《美国科学院院刊》(PNAS)105：2883-2888(2008))。最近，从若干不同的人类和鼠类体细胞类型产生了iPS细胞，诸如上皮细胞、成纤维细胞、肝脏细胞、胃细胞、神经细胞和胰细胞。此外，已成功将iPS细胞分化成各种谱系的细胞(例如，Dimos等人，《科学》(Science)321：1218-1221(2008))。

当前用于产生iPS细胞的方法采用的是逆转录病毒载体，诸如来源于慢病毒的那些逆转录病毒载体。这些载体在几乎任何染色体位点稳定地整合到靶细胞DNA中，并且永久改变该靶细胞DNA。重编程载体与基因组之间的这种非靶向相互作用伴随异常细胞基因表达以及病毒基因再活化导致的肿瘤生长的风险。(Okita等人，《自然》(Nature)448：313-317(2007))。

此外，转基因的继续存在和表达可能会干扰受体细胞的生理活动。此外，用于重编程体细胞的转录因子(诸如c-Myc)的异位表达可能诱发编程性细胞死亡(细胞凋亡)(Askew等人，《致癌基因》(Oncogene)6：1915-1922(1991)；Evan等人，《细胞》(Cell)69：119-128(1992))。此外，诸如OCT4之类因子的继续表达可能会干扰后续的iPS细胞分化。

希望将体细胞重编程到较高潜能的状态，而不使细胞基因构成的改变超出重编程相关改变。最近，Stadtfeld等人使用瞬时表达OCT4、SOX2、KLF4和c-Myc的非整合腺病毒产生了鼠类iPS细胞(Stadtfeld等人，《科学快递》(Sciencexpress)，2008年9月25日)。目前为止，尚未报道未使用逆转录病毒载体产生的灵长类iPS细胞。

发明内容

本发明宽泛的概述为涉及重编程分化的灵长类体细胞来产生灵长类多潜能细胞。