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腾讯登录Stem Cells Dev：发现诱导性多能干细胞和癌细胞存在很多相似之处
| 导读 | 来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现新的证据表明一种如今被认为大有希望用于一系列疾病治疗之中的干细胞类型非常类似于产生癌症的细胞类型。这些发现提示着尽管这种被称作诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的细胞大有希望作为一种替换细胞和组织从而治疗损伤、疾病和慢性病的来源，但是科学家们和临床医生必须对任何临床应用保持谨慎，这是因为iPSCs ... |
来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现新的证据表明一种如今被认为大有希望用于一系列疾病治疗之中的干细胞类型非常类似于产生癌症的细胞类型。这些发现提示着尽管这种被称作诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的细胞大有希望作为一种替换细胞和组织从而治疗损伤、疾病和慢性病的来源，但是科学家们和临床医生必须对任何临床应用保持谨慎，这是因为iPSCs 也可能导致恶性肿瘤产生。相关研究论文于近期刊登在<em>Stem Cells and Development</em>期刊上。
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论文通信作者Paul Knoepfler博士说，“这是首次通过直接对比描述iPSCs和癌细胞共同拥有的特异性分子途径。它意味着在iPSCs能够用于临床治疗之前，还需开展更多的研究。然而，我们的研究进一步丰富了不断增加的知识库，从而不仅可以有助于让干细胞疗法更加安全，而且也让我们更加深入地理解致癌过程和更加有效地治疗这种疾病的方法。”
像胚胎干细胞一样，iPSCs是一种能够变成任何一种细胞类型的干细胞。这种多能性意味着iPSCs有潜力被用来治疗一系列人类疾病。
iPSCs也被认为是特别重要的，这是因为它们的产生能够避免围绕着胚胎干细胞研究方面的争论。此外，iPSCs可以直接让病人自己的皮肤细胞经过重编程而产生，也能够经诱导产生其他所需的组织，因而当把细胞移植到受者体内时就可避免产生免疫排斥的风险。不同于基于胚胎干细胞的疗法，iPSCs将消除病人服用免疫抑制药物的需要。
早期的研究已表明胚胎干细胞和iPSCs会产生一些健康风险。越来越多的证据提示着多能性与快速的细胞生长相关联，而癌症的一种特征也是快速生长。科学家们早就知道iPSCs和胚胎干细胞有产生畸胎瘤的倾向。在这项新研究中，研究人员首次证实iPSCs---和胚胎干细胞---与恶性肿瘤细胞存在着显著的相似性。
研究人员比较了iPSC和一种也是在实验室中产生的被称作致癌病灶(oncogenic foci )的恶性肿瘤细胞。这些细胞被医学研究人员用来构建癌症模型，特别是肉瘤(sarcoma)。特别地，研究人员对比了这些不同细胞的转录组，即细胞内全部RNA分子。不同于DNA分析，转录组只反映在给定时间内活跃表达的基因，因而能够反映实际的细胞活性。
从这种转录组分析来看，研究人员发现iPSCs和恶性肉瘤细胞在几个方面上存在令人意想不到的相似性。在iPSCs中不表达的基因在癌症产生细胞(cancer-generating cell)中也不表达，这其中就包括很多诱导细胞在某种方向进行正常分化的基因。这两种细胞类型也表现出类似的代谢活性，这从另一个方面表明它们是相关联的细胞类型。
Knoepfler注意到未来利用iPSCs用于人移植的实验性疗法大多数并不涉及直接将iPSCs移植到病人体内。相反，在实验室中，iPSCs将被用来产生已分化的细胞或组织，然后将这些细胞或组织移植到病人体内。这种方法避免移植实际上未分化的iPSCs，减少肿瘤形成的风险。然而，甚至微量残留的iPSCs也可能导致病人患上癌症。
备受鼓舞的是，在当前这项研究中，研究人员也发现iPSCs和恶性肉瘤细胞之间存在的一些重要差别，这可能能够提供确保iPSCs更加安全的线索。他们通过操纵肿瘤产生细胞(tumor-generating cell)遗传组成，将它转化为类似于iPSC的细胞。重编程的癌细胞并不完全与iPSCs相同而且它们产生不同细胞类型的能力发生下降。这一发现让人激动人心，这是因为它提示着癌细胞能够被重编程为一种更加正常的细胞类型，从而可能为人们开发出新的疗法打开大门。
Knoepfler说，“我们发现我们能够将癌细胞重编程为行为表现类似于正常干细胞的细胞。这提示着这种癌细胞重编程可能成为一种治疗癌症病人的新方法，在本质上也就是让他们的肿瘤变成正常的干细胞。”
Knoepfler说，他们正在继续研究iPSCs和癌细胞之间的不同和相似性，和研究让iPSCs更加安全的可能性方法。它似乎表明靶向特异性的代谢途径可能促进iPSC产生，而调节其他途径可能能够提高安全性。
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<img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201209/2012092907463668.jpg" alt="" width="113" height="149" border="0" />
<a title="" href="http://dx.doi.org/10.1089/scd.2012.0375" target="_blank">doi: 10.1089/scd.2012.0375</a>
PMC:
PMID:
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<br/><strong>Induced pluripotency and oncogenic transformation are related processes</strong><br/>
John W Riggs, Dr. Bonnie Barrilleaux, Natalia Varlakhanova, Kelly Bush, Vanessa Chan, and Dr. Paul Knoepfler
Induced pluripotent stem cells (iPSC) have the potential for creating patient-specific regenerative medicine therapies, but the links between pluripotency and tumorigenicity raise important safety concerns. More specifically, the methods employed for the production of induced pluripotent stem cells (iPSC) and oncogenic foci (OF), a form of in vitro produced tumor cells, are surprisingly similar, raising potential concerns about iPSC. To test the hypotheses that iPSC and OF are related cell types and, more broadly, that the induction of pluripotency and tumorigenicity are related processes, we produced iPSC and OF in parallel from common parental fibroblasts. When we compared the transcriptomes of these iPSC and OF to their parental fibroblasts, similar transcriptional changes were observed in both iPSC and OF. A significant number of genes repressed during iPSC formation were also repressed in OF, including a large cohort of differentiation-associated genes. iPSC and OF shared a limited number of genes that were upregulated relative to parental fibroblasts but gene ontology analysis pointed toward monosaccharide metabolism as upregulated in both iPSC and OF. iPSC and OF were distinct in that only iPSCs activated a host of pluripotency-related genes, while OF activated cellular damage and specific metabolic pathways. We reprogrammed OF to produce iPSC-like cells, a process dependent on Nanog. However, the reprogrammed OF (ROF) had reduced differentiation potential compared to iPSC, suggesting that oncogenic transformation leads to cellular changes that impair complete reprogramming. Taken together, these findings support a model in which OF and iPSC are related, yet distinct cell types, and in which induced pluripotency and induced tumorigenesis are similar processes.
<br/>来源：生物谷
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论文通信作者Paul Knoepfler博士说，“这是首次通过直接对比描述iPSCs和癌细胞共同拥有的特异性分子途径。它意味着在iPSCs能够用于临床治疗之前，还需开展更多的研究。然而，我们的研究进一步丰富了不断增加的知识库，从而不仅可以有助于让干细胞疗法更加安全，而且也让我们更加深入地理解致癌过程和更加有效地治疗这种疾病的方法。”
像胚胎干细胞一样，iPSCs是一种能够变成任何一种细胞类型的干细胞。这种多能性意味着iPSCs有潜力被用来治疗一系列人类疾病。
iPSCs也被认为是特别重要的，这是因为它们的产生能够避免围绕着胚胎干细胞研究方面的争论。此外，iPSCs可以直接让病人自己的皮肤细胞经过重编程而产生，也能够经诱导产生其他所需的组织，因而当把细胞移植到受者体内时就可避免产生免疫排斥的风险。不同于基于胚胎干细胞的疗法，iPSCs将消除病人服用免疫抑制药物的需要。
早期的研究已表明胚胎干细胞和iPSCs会产生一些健康风险。越来越多的证据提示着多能性与快速的细胞生长相关联，而癌症的一种特征也是快速生长。科学家们早就知道iPSCs和胚胎干细胞有产生畸胎瘤的倾向。在这项新研究中，研究人员首次证实iPSCs---和胚胎干细胞---与恶性肿瘤细胞存在着显著的相似性。
研究人员比较了iPSC和一种也是在实验室中产生的被称作致癌病灶(oncogenic foci )的恶性肿瘤细胞。这些细胞被医学研究人员用来构建癌症模型，特别是肉瘤(sarcoma)。特别地，研究人员对比了这些不同细胞的转录组，即细胞内全部RNA分子。不同于DNA分析，转录组只反映在给定时间内活跃表达的基因，因而能够反映实际的细胞活性。
从这种转录组分析来看，研究人员发现iPSCs和恶性肉瘤细胞在几个方面上存在令人意想不到的相似性。在iPSCs中不表达的基因在癌症产生细胞(cancer-generating cell)中也不表达，这其中就包括很多诱导细胞在某种方向进行正常分化的基因。这两种细胞类型也表现出类似的代谢活性，这从另一个方面表明它们是相关联的细胞类型。
Knoepfler注意到未来利用iPSCs用于人移植的实验性疗法大多数并不涉及直接将iPSCs移植到病人体内。相反，在实验室中，iPSCs将被用来产生已分化的细胞或组织，然后将这些细胞或组织移植到病人体内。这种方法避免移植实际上未分化的iPSCs，减少肿瘤形成的风险。然而，甚至微量残留的iPSCs也可能导致病人患上癌症。
备受鼓舞的是，在当前这项研究中，研究人员也发现iPSCs和恶性肉瘤细胞之间存在的一些重要差别，这可能能够提供确保iPSCs更加安全的线索。他们通过操纵肿瘤产生细胞(tumor-generating cell)遗传组成，将它转化为类似于iPSC的细胞。重编程的癌细胞并不完全与iPSCs相同而且它们产生不同细胞类型的能力发生下降。这一发现让人激动人心，这是因为它提示着癌细胞能够被重编程为一种更加正常的细胞类型，从而可能为人们开发出新的疗法打开大门。
Knoepfler说，“我们发现我们能够将癌细胞重编程为行为表现类似于正常干细胞的细胞。这提示着这种癌细胞重编程可能成为一种治疗癌症病人的新方法，在本质上也就是让他们的肿瘤变成正常的干细胞。”
Knoepfler说，他们正在继续研究iPSCs和癌细胞之间的不同和相似性，和研究让iPSCs更加安全的可能性方法。它似乎表明靶向特异性的代谢途径可能促进iPSC产生，而调节其他途径可能能够提高安全性。
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<a title="" href="http://dx.doi.org/10.1089/scd.2012.0375" target="_blank">doi: 10.1089/scd.2012.0375</a>
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<br/><strong>Induced pluripotency and oncogenic transformation are related processes</strong><br/>
John W Riggs, Dr. Bonnie Barrilleaux, Natalia Varlakhanova, Kelly Bush, Vanessa Chan, and Dr. Paul Knoepfler
Induced pluripotent stem cells (iPSC) have the potential for creating patient-specific regenerative medicine therapies, but the links between pluripotency and tumorigenicity raise important safety concerns. More specifically, the methods employed for the production of induced pluripotent stem cells (iPSC) and oncogenic foci (OF), a form of in vitro produced tumor cells, are surprisingly similar, raising potential concerns about iPSC. To test the hypotheses that iPSC and OF are related cell types and, more broadly, that the induction of pluripotency and tumorigenicity are related processes, we produced iPSC and OF in parallel from common parental fibroblasts. When we compared the transcriptomes of these iPSC and OF to their parental fibroblasts, similar transcriptional changes were observed in both iPSC and OF. A significant number of genes repressed during iPSC formation were also repressed in OF, including a large cohort of differentiation-associated genes. iPSC and OF shared a limited number of genes that were upregulated relative to parental fibroblasts but gene ontology analysis pointed toward monosaccharide metabolism as upregulated in both iPSC and OF. iPSC and OF were distinct in that only iPSCs activated a host of pluripotency-related genes, while OF activated cellular damage and specific metabolic pathways. We reprogrammed OF to produce iPSC-like cells, a process dependent on Nanog. However, the reprogrammed OF (ROF) had reduced differentiation potential compared to iPSC, suggesting that oncogenic transformation leads to cellular changes that impair complete reprogramming. Taken together, these findings support a model in which OF and iPSC are related, yet distinct cell types, and in which induced pluripotency and induced tumorigenesis are similar processes.
<br/>来源：生物谷
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