超赞！我国科学家获得遗传增强“超级”干细胞

2017年07月08日 22:55 医药研发社交平台

来源：光明日报

“金刚狼”、“蜘蛛侠”，这些好莱坞大片里的超级英雄家喻户晓。但在现实生活中，通过基因编辑技术改造生殖细胞，打造出这些遗传增强的“超级人类”被伦理所禁止。而在伦理许可的干细胞中，中国科学家首次利用基因编辑技术，在实验室中获得了遗传增强的“超级”人类干细胞（GES细胞），不仅为开展安全有效的干细胞治疗提供了可能的解决途径，也进一步拓展了基因编辑技术的应用范围。

这一研究由中国科学院生物物理研究所刘光慧课题组、北京大学汤富酬课题组和中国科学院动物研究所曲静课题组联合开展，7日发表于国际学术杂志《细胞研究》上。

“四两拨千斤”：转录因子“NRF2”

据该研究主要完成人之一刘光慧研究员介绍，再生医学领域存在两个亟待解决的重要科学问题：一是干细胞治疗的有效性，即如何获得更多高质量的可供移植治疗的人类干细胞，能够令其在人体内发挥更为持久的治疗效果；二是干细胞治疗的安全性，因为有研究发现，干细胞移植物可能带来形成肿瘤的风险。刘光慧团队及其合作者通过基因编辑技术，仅改变人类基因组中的一个碱基，“四两拨千斤”地破解这两个难题。因此被称为“超级”干细胞。

而这个“四两拨千斤”的关键改动是围绕着名为“NRF2”的转录因子展开。

转录因子，顾名思义，是指一种可以协助遗传物质DNA向RNA转录的蛋白质。在刘光慧与合作者的工作中，他们以药物筛选的方式，试图找到与干细胞衰老有关的关键因子。这一过程中，他们发现，筛选出来能延缓人类间充质干细胞衰老的化合物有一个共同特点——都能激活NRF2这个抗氧化的转录因子。

由此，刘光慧团队猜测，在基因层面增强NRF2的活性或许能够延缓人类干细胞的衰老。

“一石二鸟”

于是，为了证明这一猜想，在人类胚胎干细胞中，刘光慧团队使用第三代腺病毒载体HDAdV介导的基因编辑技术，置换了NRF2编码基因的一个碱基（A245G）。置换后，NRF2果然得以挣脱抑制蛋白的“控制”，大量进入细胞核，激活一系列抗氧化和细胞保护基因的表达，使得干细胞有了更长的“寿命”。

随后，刘光慧团队及其合作者测试了这种经过人工改造的干细胞在体内的移植效果。值得一提的是，在干细胞治疗中，胚胎干细胞因为会形成良性的畸胎瘤而无法被直接使用，由胚胎干细胞定向诱导分化而成的间充质干细胞是更佳的治疗材料。

研究人员从液氮罐中取出干细胞

因此，刘光慧团队从上述改造过的人类胚胎干细胞中分化获得间充质干细胞，并在小鼠身上进行实验。实验中，小鼠腿部的大血管被结扎，出现缺血性损伤。于是，实验人员向小鼠腿部注入干细胞，帮助小鼠的伤腿再生出新的血管细胞，重新构建血管系统。结果显示，相比于没有经过基因编辑的干细胞，经过遗传增强的间充质干细胞能更显著地恢复伤腿的血液循环，具有更好的再生治疗能力。