在活的有機(jī)體內(nèi),通過簡(jiǎn)單的指令讓其他細(xì)胞類型轉(zhuǎn)化為那些已經(jīng)損失的細(xì)胞,從而修復(fù)受損的組織或器官不是很好嗎?根據(jù)美國(guó)科學(xué)家日前發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)新的研究結(jié)果,這一切是有可能實(shí)現(xiàn)的。
針對(duì)蠑螈、蛙類和魚類的再生研究顯示,當(dāng)成熟細(xì)胞恢復(fù)為前體細(xì)胞后便又能夠重現(xiàn)胚胎調(diào)節(jié)因子的作用。從這些發(fā)現(xiàn)中得到了靈感,美國(guó)哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的Douglas A. Melton和同事研究了在成熟外分泌細(xì)胞中誘導(dǎo)發(fā)育調(diào)節(jié)因子的表達(dá),從而在活的有機(jī)體內(nèi)將它們重新轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝uβ細(xì)胞(分泌胰島素的胰腺細(xì)胞)的可能性。
利用原位雜交,研究人員確定了在成熟β細(xì)胞和它們的直接前驅(qū)物中表達(dá)的9種候選轉(zhuǎn)錄因子——當(dāng)它們產(chǎn)生突變時(shí),會(huì)在β細(xì)胞中導(dǎo)致發(fā)育缺陷。他們利用腺病毒載體——同時(shí)表達(dá)核子綠色熒光蛋白(GFP)——將這些因子植入成熟小鼠的外分泌細(xì)胞,導(dǎo)致GFP陽性胰島素分泌細(xì)胞的數(shù)量在被處理的嚙齒動(dòng)物體內(nèi)的增加。
為了搞清哪些因子是這種程序重調(diào)所必需的,研究人員每次都會(huì)從中去掉一個(gè)因子,并同時(shí)重復(fù)一遍實(shí)驗(yàn)。而這種程序重調(diào)的功效隨著因子的逐一去除而不斷增加,研究人員隨之識(shí)別出了3種基因(Ngn3、Pdx1和Mafa),它們足以將超過20%的被處理的細(xì)胞轉(zhuǎn)化為胰島素分泌細(xì)胞。
接下來,研究人員在具有遺傳標(biāo)記成熟外分泌細(xì)胞的動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)了這3種因子,結(jié)果顯示,只有外分泌細(xì)胞被轉(zhuǎn)化了。除此之外,還有一些新β細(xì)胞在轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)了分裂,但它們并沒有表現(xiàn)出前體細(xì)胞的標(biāo)記,這意味著,在活的有機(jī)體中,從外分泌細(xì)胞向β細(xì)胞的轉(zhuǎn)化對(duì)于多能細(xì)胞的狀態(tài)并沒有直接的逆轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)化細(xì)胞的大小及超微結(jié)構(gòu)與內(nèi)生β細(xì)胞類似,并且被表達(dá)的基因?qū)τ讦录?xì)胞的內(nèi)分泌功能而言是必需的,例如基因編碼血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子,通過促進(jìn)血管發(fā)生重構(gòu)從而推動(dòng)了胰島素向循環(huán)系統(tǒng)的釋放。這一點(diǎn)通過轉(zhuǎn)化細(xì)胞周圍的血管生成得到了證實(shí)。
利用具有化學(xué)消融胰島β細(xì)胞的糖尿病小鼠,Melton和同事通過病毒傳遞了轉(zhuǎn)化因子。經(jīng)過處理的小鼠包含有大量的轉(zhuǎn)化β細(xì)胞,能夠在活的有機(jī)體內(nèi)分泌胰島素,并且在抑制血糖水平上表現(xiàn)出了長(zhǎng)時(shí)間的改善。因此成熟胰腺外分泌細(xì)胞能夠在活的有機(jī)體內(nèi)直接轉(zhuǎn)化為功能β細(xì)胞,至少在小鼠體內(nèi)是這樣。