[发明专利]可用于高效制备诱导性多能干细胞的小分子化合物和方法

说明书

技术领域

本发明属于细胞生物学与再生医学领域。本发明涉及一种可用于制备诱导性多能干细胞的小分子化合物，还提供了一种制备诱导性多能干细胞的方法。

背景技术

基于干细胞的再生医学为生命科学和医学的发展开辟了一个崭新的、广阔的领域。研究者认为干细胞(再生医学)研究有潜力通过修复特定的组织或尘长器官，改变人类对疾病的应对方法。干细胞再生医学在治疗神经退行性疾病、恶性肿瘤、糖尿病、肝硬化、脑萎缩、脊髓损伤等目前尚无良好治疗方案的疾病方面具有广泛的应用前景。

但是目前的干细胞研究中仍然存在重要的技术障碍，其中最重要的是干细胞的来源和制备。因为涉及到社会伦理问题，干细胞来源受到关注。干细胞分为胚胎干细胞、成体干细胞和诱导性多能干细胞。其中 ，胚胎干细胞和成体干细胞是天然存在的，而诱导性多能干细胞是由体细胞经过人为的基因表达调控和细胞重编程(cell reprogramming)等过程转化而来的。胚胎干细胞的功能强大，但来源有限且受到伦理学限制；成体干细胞来源和功能有限。诱导性多能干细胞是由人体细胞转化而来，来源广泛，不受限制，无伦理学问题，其功能与胚胎干细胞接近，因此是最具发展前景的干细胞制备技术。诱导性多能干细胞的出现和制备技术获得2008年十大科技创新之首。但该技术目前仍然存在致命缺陷。目前制备诱导性多能干细胞是通过病毒裁体或质粒向体细胞转移外源性干细胞特异性基因如SOX2、OCT4、KLF4、NANOG、C-MYC等。上述基因在体细胞内的表达能够使体细胞经历细胞重编程的过程而回到干细胞的状态。但是上述基因一旦通过病毒载体或质粒导入到体细胞中，其在体内的表达是不受控制的，产生的远后生物学效应同样是无法预知且不受控制的，因此其安全性受到质疑。小分子化合物的作用是暂时性的、可控制的、可预期的，因此，发展小分子化合物制备诱导性多能干细胞是今后发展需要重点解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一类具有特殊结构和功能的小分子化合物以及一种应用该类小分子化合物高效制备诱导性多能干细胞的方法。

具体的说，本发明提供一类具有特殊结构和功能的小分子化合物，其为针对干细胞特异性基因的5’非编码区，尤其是5’非编码区中启动子序列或转录起始位点(transcriptionstarting site)及其侧翼序列(flanking region)，设计、合成并筛选出来的可诱导上述目标基因特异、高效上调表达的小片段RNA序列。这些可以特异、高效诱导目标基因上调表达的小片段RNA分子具有以下结构特征：其核心序列是反向互补双链RNA序列或单链RNA序列(正义序列或反义序列)，序列长度在15-30个碱基(对)之间，序列3’末端是两个或多个连续的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(dT)或其结构类似物。这样的小片段RNA分子是通过化学方法或生物学方法合成的小分子化合物，其单独或组合使用可以用于制备诱导性多能干细胞(iPScell，induced pluoripotent stem cell)。

上述小片段RNA分子经过公知的核酸化学修饰方法(如甲基化、脱氧化、硫代、卤代、LNA、PNA等)修饰后，仍具有诱导干细胞特异性基因上调表达功能，显然，该结构类似物也在本专利保护的范围内。以下为举例但并不局限于下述结构类似物，如部分或全部序列中核苷酸单体的甲基化修饰类似物、脱氧类似物(DNA分子)、硫代类似物、卤代类似物以及LNA、PNA等修饰形式的类似物等。这样的小片段RNA分子的结构类似物是通过化学方法或尘物学方法合成的小分子化合物，其单独或组合使用可以用于制备诱导性多能干细胞。

相应的，本发明还提供了一种制备诱导性多能干细胞的方法，步骤如下：

(1)合成可诱导干细胞特异性表达基因特异、高效上调表达的小分子化合物；

(2)将RNA序列转染进入受试细胞，使受试细胞内相应的目标基因表达水平升高；

(3)培养受试细胞，鉴定并挑选出诱导性多能干细胞。