[发明专利]组合物和用其产生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产生胚胎干细胞样细胞的组合物，以及使用所述组合物产生胚胎干细胞样细胞的方法，所述组合物包含Bmi1和低分子量物质。更具体而言，本发明涉及通过将Bmi1导入体细胞并用包含MEK抑制剂和GSK抑制剂的低分子量物质对细胞进行处理而使体细胞重编程以产生胚胎干细胞样细胞的组合物，以及使用所述组合物产生胚胎干细胞样细胞的方法。

背景技术

与普通的体细胞不同，干细胞具有自我更新性(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专门细胞类型的能力)。潜能(potency)特指干细胞的分化潜力，并通常分为全能、多能和单能。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专门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。

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存在于成人体中，并且可以将其从患者自身分离，因而可用于医疗而不会诱发免疫排斥响应。使用成体干细胞的细胞疗法解决了妥善保管器官移植供体的难题。

然而，迄今为止，已知成体干细胞保留了多能性。即，组织特异性干细胞能分化为多种细胞，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 287，1433-1438，2000)、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)的干细胞分化为密切相关的组织细胞。例如，造血干细胞能被分化为血液相关细胞，神经干细胞能被分化为神经元或神经胶质细胞，以及骨髓干细胞能被分化为中胚层细胞。此外，尽管理论上它们能够进行无限的自我更新，但成体干细胞据报道难以在体外增殖。实践中很难从患者分离大量细胞。

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克服的障碍。首先，由于分离胚胎干细胞将导致已受精的人胚胎的死亡，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。

针对上述问题已提出各种尝试方法，其中最受关注的是将已分化的细胞重编程为分化之前的细胞。重编程是表达诱导分化的细胞以去分化为全能干细胞(诸如胚胎干细胞)的通用术语，其通常通过1)核转移、2)细胞融合、3)细胞提取物处理和4)用于诱导全能干细胞(iPS细胞)的去分化技术(Cell 132，567-582，2008)实现。

与任何其他技术相比，iPS细胞技术成功产生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、向所有三种胚层的体外/体内分化、畸胎瘤形成、嵌合小鼠生成和嵌合小鼠的种系传递能力(Cell 126，663-676，2006；Science 318，1917-1920，2007)等方面与胚胎干细胞相类似。

然而，重编程使用了过多的遗传因子导致难以理解重编程所基于的分子机理。为了在实践临床应用中发挥iPS细胞的全部潜能，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。