[发明专利]使体细胞重编程以形成诱导全能干细胞的组合物,和用其形成诱导全能干细胞的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使体细胞重编程以形成诱导全能干细胞的组合物，以及使用所述组合物形成诱导全能干细胞的方法，所述组合物包含Oct4以及Bmi1或其上游调节子。更具体而言，本发明涉及以下技术，其中当导入Oct1和选自Shh(Sonic hedgehog)、氧甾醇和嘌吗啡胺(purmorphamine)的重编程因子时，它们协同作用以诱导体细胞进行重编程过程从而形成诱导全能干细胞。

背景技术

干细胞的特征在于自我更新，即经过多个细胞分裂循环依然保持未分化状态的能力，和潜能，即在合适的条件下分化为特定细胞类型的能力。潜能特指干细胞的分化潜能性，并通常分为全潜能(pluripotency)、多潜能(multipotency)和单潜能。因此，使干细胞在细胞培养物中进行自我更新并将它们转化为特定细胞的技术在各种疾病的细胞疗法中具有较高的潜在功用。

存在于成人体中，包括造血干细胞、骨髓干细胞和神经干细胞在内的各种干细胞可用于医疗而不会诱发免疫排斥反应，这是因为它们可以由患者自身进行分离。此外，使用成体干细胞的细胞疗法解决了保证器官移植供体的难题。

迄今为止，已知成体干细胞保留了多潜能性，即，能分化为多种细胞，但仅仅是密切相关的细胞家族中的那些细胞。许多报道提到了以下效果，即分离自中枢神经系统(Science 255，1707-1710 1992；Science 287，1433-14382000)、骨髓(Science 276，71-74，1997；Science 287，1442-1446，2000；Science 284，143-147，1999)、视网膜(Science 287，2032-2036，2000) 和骨骼肌(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 96，14482-14486，1999；Nature 401，390-394，1999)的干细胞转化为密切相关的组织细胞。例如，造血干细胞能分化为血液相关细胞，神经干细胞能分化为神经元或神经胶质细胞，以及骨髓干细胞能分化为中胚层细胞。此外，尽管理论上它们进行无限的自我更新，但成体干细胞实践中难以在体外增殖。而且，由患者分离大量细胞在实践中受到限制。

全能干细胞是克服成体干细胞缺点的理想资源。全能干细胞能分化为几乎任何细胞并且能在体外无限复制。迄今已知的全能干细胞有胚胎干细胞、胚胎生殖细胞和胚胎癌细胞，大多数研究集中于胚胎干细胞用于分化为特定细胞、在疾病动物模型中的功能性以及针对各种疾病的治疗潜在功效。

尽管如此，与成体干细胞相似，胚胎干细胞的临床使用也遇到必须逾越的障碍。首先，由于分离胚胎干细胞将导致受精人胚胎的死亡，这引发了伦理问题。而且，当将源自胚胎干细胞的已分化细胞植入患者时会有免疫排斥问题。

已进行各种尝试以克服上述问题。最多的注意力尤其关注于将已分化的细胞重编程为分化之前的细胞。重编程是通用术语，表示通常通过核转移、细胞融合、细胞提取物处理和诱导全能干(iPS)细胞技术(Cell 132，567-582，2008)实现的诱导已分化的细胞去分化为全能干细胞，诸如胚胎干细胞。

与任何其他技术相比，所述iPS细胞技术成功地形成更接近于胚胎干细胞的细胞。自2006年首次产生iPS细胞以来，已经发表了大量研究文章。原则上，通过将四种基因(重编程诱导基因：Oct4、Sox2、Klf4和C-Myc/Oct4、Sox2、Nanog和Lin28)转染到小鼠或人的体细胞中，随后在胚胎干细胞专用条件下长时间培养，就可得到与胚胎干细胞相似的干细胞，例如iPS细胞。这些iPS细胞已显示出在其基因表达方式、表观遗传状况、体外和体内分化为所有三种胚层、畸胎瘤形成、嵌合小鼠生成和嵌合体的种系传递能力(Cell 126，663-676，2006；Science 318，1917-1920，2007)等方面与胚胎干(ES)细胞相类似。

然而，对重编程的分子机理还缺乏理解，这主要是由于使用过多遗传因子。为了在实践临床应用中发挥iPS细胞的完全效能，必要的是改善所述已建立起来的重编程技术，并且对每种产生的iPS细胞系的安全和功效进行评估。