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IPS来源的心肌细胞治疗心力衰竭
jhsbj 2018-6-2 15:28
日本大阪大学(Osaka University)心血管外科的一个研究团队,采用诱导的多潜能干细胞(IPS)治疗缺血性心肌病的临床治疗研究, 近日获得日本监管机构的有条件批准。国际上采用IPS临床应用的实验研究为数并不多,而日本处于领先位置。近年来,以日本RIKEN研究所的高桥雅代(Masayo Takahashi)博士领导的团队,首先开始采用IPS细胞,在眼科黄斑变性的患者中进行临床研究。由于在使用的IPS中检测到某些基因突变,使得其临床试验一再停止,目前有无进展尚不清楚。 而这项大阪大学心血管外科的IPS在心脏病中使用的新临床研究,可能是日本第三个有条件批准的IPS细胞的临床应用研究。 以往,心力衰竭的细胞治疗多采用:骨髓细胞,血管内皮前体细胞,骨骼肌细胞,间充质干细胞或心脏干细胞。IPS诱导分化的心肌细胞在心脏病患者中的使用,还是首次创新性工作。 这项新批准的研究计划,将包括缺血性心肌病患者,或者由于心脏动脉狭窄或阻塞,阻碍血液到达心肌部位,而导致的心力衰竭患者。 先期治疗的3例患者中,年龄在18岁至79岁之间。每人将使用两张附着,由其他供者来源IPS诱导分化成为心肌细胞的圆形薄片,像补丁一样贴附在他们心脏的表面。 这些补丁薄片(sheet)的厚度分别为0.05毫米,直径为数厘米。研究人员将检查手术治疗的安全性,有无致癌性,有无免疫排斥和其他的相关症状,并观察患者心脏功能有无改善。 与前2项有条件批准的IPS临床研究不同,这项新研究中将使用更多的IPS细胞。以往,包括RIKEN研究所的团队,移植IPS细胞的数量仅在几十万个左右。而此项研究将使用的细胞数量,大约为1亿个IPS细胞。由于使用IPS细胞存在发生癌变的危险性,因此研究人员需要保证IPS治疗的安全性是重要前提条件。 大阪大学研究团队认为,他们过去的研究表明,包括在移植情况下,并不是所有IPS细胞都具有致瘤性,总数1亿个IPS可能不会产生致瘤性的问题。 此外,即使肿瘤细胞确实出现了,由于IPS是来源于别人的细胞,因此,在移植时使用的免疫抑制剂撤除之后,患者本人的免疫系统恢复时,IPS产生的瘤细胞将会被排斥消失掉。总之,希望这项IPS干细胞的临床试验具有安全和有效性。 大阪大学心外科的起始研究是采用肌原细胞制备的组织工程贴片治疗重症心脏病患者。从立项到2012年被批准做临床试验共花了12年的时间,经历了实验台,小动物,大动物,直到临床患者的每一步严谨和繁琐的研究过程,值得我们学习。现在经过总共18年的努力,又开始了IPS 的临床应用,也是个水到渠成的一个过程,当然,这项研究能否获得成功,现在回答这个问题还为时过早,只能通过临床试验的结果来最终确定。 创新性工作是真正需要扎实的学术基础和辛勤的劳动。弯道超车急功近利也许会有所收益,但最终结果往往是只能COPY别人的东西,这可能也是中国生物科技领域鲜有创新的原因之一。中兴芯片就是个值得我们深思的例子。
个人分类: 干细胞与再生医学|5938 次阅读|0 个评论
ABBS: Differentiation of rat iPS cells and ES cells into gra
chshou 2015-11-6 09:21
Differentiation of rat iPS cells and ES cells into granulosa cell-like cells in vitro Juan Zhang, Hui Li, Zhao Wu, XiaoJun Tan, Fengying Liu, Xianghong Huang and Xiaoling Fang Acta Biochim Biophys Sin 2013, 45: 289–295; doi: 10.1093/abbs/gmt008 Department of Obstetrics and Gynecology, Second Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410083, China Premature ovarian failure (POF) is an ovarian defect characterized by the premature depletion of ovarian follicles before 40 years of age, representing one major cause of female infertility. Stem cells provide the possibility of a potential treatment for POF. In this study, rat embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) were co-cultured with granulosa cells (GCs) to differentiate to GC-like cells. The level of estradiol (E2) analyzed by radioimmunoassay showed that the E2 concentration of the culture supernatant of co-cultured rat iPSCs and ESCs increased in a time-dependent manner, compared with the GCs group that has an opposite trend. The expression of follicle-stimulating hormone receptor (FSHR) was confirmed by immunostaining. These results indicated that rat iPSCs and ESCs were effectively induced to GC-like cells through indirect cell-to-cell contact. Real-time polymerase chain reaction was performed to analyze the expression level of marker genes in POF, including BMP15, FMR1, FSHR, INHA, AMH, NOBOX, FOXO3, EIF2B, FIGLA, and GDF9. The BMP15, FSHR, INHA, AMH, NOBOX, and GDF9 genes were significantly up-regulated in iPSCs and ESCs co-cultured with GCs in comparison with cells that were not co-cultured. Thus, here we demonstrated an available method to differentiate rat iPSCs and ESCs into GC-like cells in vitro for the possible cell therapy of POF. Expression of FSHR in iPSCs and ESCs co-cultured with GCs 全文: http://abbs.oxfordjournals.org/content/45/4/289.full 相关论文: 1 Ovarian adult stem cells: hope or pitfall? 2 Efficient Differentiation of Steroidogenic and Germ-Like Cells from Epigenetically-Related iPSCs Derived from Ovarian Granulosa Cells 3 Generation of Germ Cells In Vitro in the Era of Induced Pluripotent Stem Cells 4 Efficient Induction of Pluripotent Stem Cells from Granulosa Cells by Oct4 and Sox2 5 Optimal vitrification protocol for mouse ovarian tissue cryopreservation: effect of cryoprotective agents and in vitro culture on vitrifiedwarmed ovarian tissue survival 6 Sex-determining region Y-box 2 and GA-binding proteins regulate the transcription of liver receptor homolog-1 in early embryonic cells 7 EDA-Containing Fibronectin Increases Proliferation of Embryonic Stem Cells
个人分类: 期刊新闻|1541 次阅读|0 个评论
[转载]日本向再生医学再投巨资
hongkuan15 2013-4-19 08:53
日本向再生医学再投巨资 据 Nature Biotechnology 杂志 2013 年 4 月 5 日报道,日本政府已宣布将再投 3000 亿日元(32 亿美元)用于科技转化项目,尤其是诱导多功能干(iPS)细胞领域的转化研究与开发。 该项投资由 2012 年 12 月开始执政的自由民主党发起,旨在刺激经济发展。但是很多科学家认为,只重视 iPS 细胞和技术转化过于狭隘和短视。该项目投资具体包括:1)最大的一笔是 1200 亿日元(12.5 亿美元)的贷款,用于资助大学与产业间的合作项目,并鼓励大学和企业对受资助项目提供更多的匹配资金;2)日本科学技术振兴机构(JST)提供 600 亿日元(6.24亿美元),资助单个技术转移项目;3)日本经济产业省也将向位于日本东京的日本创新网络公司提供 1040 亿日元,用于新建罕见疾病治疗研究所(该所 旨在开发治疗杜氏肌营养不良症的核酸药物)等行动。 日本政府对再生医学的期望极高。文部科学省投入 214 亿日元(2.22 亿美元)资助 2012 年诺贝尔生理学或医学奖获得者山中伸弥领导的 iPS 细胞临床应用中心以及另一项干细胞研究基础设施。文部科学省也准备设立一个为期 10 年的干细胞研究项目,每年投资 90 亿日元(9300 万美元)用于干细胞研究。经济产业省将投入 6 亿日元(620 万美元)验证大阪 NIPRO 公司发明的高通量iPS细胞生产技术。日本厚生劳务省将投资22亿日元(2290万美元)建立 iPS 细胞衍生与培养培训中心。 熊燕 整理自:http://www.nature.com/nbt/journal/v31/n4/full/nbt0413-272c.html 原文题名:Japan punts on regenerative medicine 检索日期:2013 年 4 月 8 日
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[转载]2011 Cell Stem Cell:IPS细胞具更高基因畸变频率
genesquared 2012-11-15 10:09
Dynamic changes in the copy number of pluripotency and cell proliferation genes in human ESCs and iPSCs during reprogramming and time in culture Free pdf http://acgt.cs.tau.ac.il/papers/PIIS1934.pdf Cell Stem Cell:ips细胞具更高基因畸变频率 2011-03-12 加州大学圣地亚哥分校医学院及斯克里普斯研究所的干细胞科学家领导的跨国研究团队,记录了在人类胚胎干细胞(hESC)和诱导功能干细胞(iPSC)系中特殊的基因畸变,题为《在细胞重组和培养过程中人类胚胎干细胞和诱导多功能干细胞的细胞增殖和全能性的拷贝数量上的动态变化》已在1月7日的Cell Stem Cell上发表。该公布的发现强调了需要对多能干细胞进行频繁的基因检测以保证其稳定性和临床安全性。 该研究的第一作者,加州大学圣地亚哥分校再生医学系的路易斯.劳伦特博士认为,我们发现人类多能干细胞(hESC和iPSC)比其他类型细胞有更高的基因畸变的频率。最令人吃惊的是,与其他非多能干细胞样本相比较,我们观察到hESCs的基因扩增和iPSC的缺失方面出现的频率更高。 人类多能干细胞在人体内具有发展成其他类型细胞的能力,可成为替换细胞治疗的潜在来源。斯克里普斯研究员再生医学中心主任,珍妮.罗伦教授谈到,由于基因畸变常常与癌症相关联,免受癌症相关的基因突变对于临床使用的细胞系来说至关重要。 研究团队确认了在多能干细胞系中可能发生突变的基因区域。对于hESC而言,可观察到的畸变大多是靠近多潜能相关基因区域的基因扩增;对于iPSC而言,扩增主要涉及细胞增殖基因及与肿瘤抑制基因相关的缺失。传统的显微技术,如染色体组型分析可能无法检测到这些变化。研究组使用一种高分辨率的分子技术,称为"单核苷酸多态性(SNP)",能观察到人类基因组里一百多万个位点里的基因变化。 劳伦说,我们惊喜地发现在较短时间培养中的基因变化,例如在体细胞重编程为多能干细胞的过程以及在培养中细胞的分化过程。我们不知道这会有怎样的影响,如果有的话,这些基因畸变都会对基础研究或者临床应用的结果产生影响,对此应当深究。 劳伦总结到,该研究结果解释了有必要对多能干细胞培养进行经常性的基因监控,SNP分析仍不失人类胚胎干细胞和多能干细胞日常监控的一部分,但是这一结果提醒我们应当予以重视。 Cell Stem Cell doi:10.1016/j.stem.2010.12.003 Dynamic Changes in the Copy Number of Pluripotency and Cell Proliferation Genes in Human ESCs and iPSCs during Reprogramming and Time in Culture Louise C. Laurent, Igor Ulitsky, Ileana Slavin, Ha Tran, Andrew Schork, Robert Morey, Candace Lynch, Julie V. Harness, Sunray Lee, Maria J. Barrero, Sherman Ku, Marina Martynova, Ruslan Semechkin, Vasiliy Galat, Joel Gottesfeld, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Chuck Murry, Hans S. Keirstead, Hyun-Sook Park, Uli Schmidt, Andrew L. Laslett, Franz-Josef Muller, Caroline M. Nievergelt, Ron Shamir, Jeanne F. Loring The tremendous self-renewal and differentiation capabilities of human pluripotent stem cells (hPSCs) make them potential sources of differentiated cells for cell therapy. Cell therapies are subject to rigorous safety trials, and high priority is placed on demonstrating that the cells are nontumorigenic (Fox, 2008). Because genetic aberrations have been strongly associated with cancers, it is important that preparations destined for clinical use are free from cancer-associated genomic alterations. Human embryonic stem cell (hESC) lines have been shown to become aneuploid in culture (Baker et al., 2007,Draper et al., 2004,Imreh et al., 2006,Maitra et al., 2005,Mitalipova et al., 2005), and the most frequent changes, trisomies of chromosomes 12 and 17, are also characteristic of malignant germ cell tumors (Atkin and Baker, 1982,Rodriguez et al., 1993,Skotheim et al., 2002). Aneuploidies can be detected by karyotyping, but less easily detectable subchromosomal genetic changes may also have adverse effects. Small abnormalities have been detected in hESCs by using comparative genomic hybridization (CGH) and single-nucleotide polymorphism (SNP) genotyping (Lefort et al., 2008,N?rv? et al., 2010,Spits et al., 2008). These studies lacked sufficient resolution and power to identify cell type-associated duplications and deletions. A recent study has reported the use of gene expression data to detect genomic aberrations in a large number of hESCs and hiPSCs (Mayshar et al., 2010). However, the methods used could reliably detect only relatively large (≥10 megabase) aberrations, and the lack of nonpluripotent samples for comparison precluded the authors from determining which regions of genomic aberration were specific to pluripotent stem cells. In this study, we performed high-resolution SNP genotyping on a large number of hESC lines, induced human pluripotent stem cell lines (hiPSCs), somatic stem cells, primary cells, and tissues. We found that hESC lines had a higher frequency of genomic aberrations compared to the other cell types. Furthermore, we identified regions in the genome that had a greater tendency to be aberrant in the hESCs when compared to the other cell types examined. Recurrent regions of duplication were seen on chromosome 12, encompassing the pluripotency-associated transcription factor NANOG and a nearby NANOG pseudogene, and on chromosome 20, upstream of the DNA methyltransferase DNMT3B. Although the frequency of genomic aberrations seen in the hiPSC lines was similar to those of cultured somatic cells and tissues, we observed one of the recurrent areas of duplication characteristic of hESCs in one of the hiPSC lines. Furthermore, comparison of 12 hiPSC lines generated from the same primary fibroblast cell line identified genomic aberrations that were present in the hiPSC lines and absent from the original fibroblast line. Analysis of early- and late-passage samples from these hiPSC lines allowed us to distinguish between events that arose during the process of reprogramming and those that accumulated during long-term passage. In general, deletions tended to occur with reprogramming and involve tumor-suppressor genes, whereas duplications accumulated with passaging and tended to encompass tumor-promoting genes. These results suggest that human pluripotent stem cell populations are prone to genomic aberrations that could compromise their stability and utility for clinical applications and that reprogramming and expansion in culture may lead to selection for particular genomic changes. 原文链接:http://www.medicalnewstoday.com/articles/213047.php
个人分类: iPS|1379 次阅读|0 个评论
[转载]2011 Nature三篇文章:iPS细胞的遗传缺陷
genesquared 2012-11-15 09:43
Nature 2011 Copy number variation and selection during reprogramming to pluripotency Free pdf http://proj1.sinica.edu.tw/~tigpcbmb/spring2011/Seminar/student/paper_YiHuiHsieh_2011.pdf http://www.39kf.com/focus/lc/clone/2011-03-19-711209.shtml Nature三篇文章:iPS细胞的遗传缺陷 来源:生物通 2011-3-19 2006年日本科学家山中申弥利用病毒载体将四 转录因子(Oct4,Sox2,Klf4和c-myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重编程而得到了类似胚胎干细胞的 细胞类型——诱导 能干细胞(iPS cells) 种通过将完全分化的体细胞重编程,不经胚胎阶段而直接逆转至多能干细胞状态的iPS 细胞一度被视 最有希望运用到再生医学及新药开发的重要资源,为人类各种遗传性及功能性疾病的研究和治疗带来了新希望。然而近几个月来,陆续有一些研究团体报道发现iPS 细胞存在着重编程错误及基因组不稳定性的缺陷,这些缺陷将有可能导致iPS 细胞的临床治疗潜能受到限制。 近日国际著名生物学期刊《自然》(Nature)杂志同期发表了三篇论文分别针对iPS细胞的点突变、拷贝 变异及DNA甲基化特征进行了研究,新研究发现或将促使研究人员 审慎地利用iPS细胞开展干细胞研究及临床应用。 原文检索: Gore, A. et al. Somatic coding mutations in human induced pluripotent stem cells. Nature 471, 63–67 (2011) ArticleHussein, S. M. et al. Copy number variation and selection during reprogramming to pluripotency. Nature 471, 58–62 (2011) ArticleLister, R. et al. Hotspots of aberrant epigenomic reprogramming in human induced pluripotent stem cells. Nature 471, 68–73 (2011) 在第一篇文章中,Gore等针对来自7个实验室利用5种不同方法诱导人类成纤维细胞生成的22种iPS细胞系进行了外显子组测序。研究人员在这些iPS细胞中确认了124个点突变,由此他们推测出每个iPS细胞基因组中约存在6个编码区突变。值得注意的是,他们鉴别了多个有可能改变蛋白质功能的错义突变,同时发现一些点突变富集于与癌症相关的基因中。研究人员利用超深度测序(ultradeep sequencing)证实约一半的突变以低水平存在于起源的成纤维细胞群中,而另一半则发生在重编程过程中或之后。作者们认为这些突变负荷有可能是在重编程和培养过程中受到了选择作用而并非重编程固有诱变作用的影响。 在第二篇论文中Hussein及同事研究了iPS细胞的基因组完整性。利用一种高分辨单核苷酸多态性(SNP)分析技术平台,他们比较了 量人类胚胎干细胞(ESC)系、人类iPS细胞系以及起源的成纤维细胞系之间存在的拷贝数变异(CNV)的差异。研究人员证实相对于胚胎干细胞,iPS细胞有着更多的拷贝数变异,然而随着细胞传代这些变异数量逐渐减少。作者们证实在重编程过程中高比例地形成CNVs导致了早期几代iPSC细胞群中的遗传镶嵌现象。在细胞增殖过程中,快速选择淘汰了具有大量CNVs的细胞,从而使得iPSCs在晚期几代中逐渐与胚胎干细胞相似。然而,作者谨慎地表示某些CNVs有可能为细胞提供了选择利益。 在第三篇论文中,Lister等利用鸟枪法测序技术以单碱基分辨率在iPSCs, ESCs,体细胞以及由多能细胞分化的细胞中进行了全基因组DNA甲基化测定。研究人员发现尽管iPSCs和ESCs的甲基化组存在大量相似之处,然而研究的5个iPS细胞系与ESCs还是有着显著的差异,某些差异甚至在分化后持续存在。而iPSCs之间的差异则体现在细胞中的甲基化标记上,这些甲基化标记代表了起源的体细胞类型的“记忆”效应以及其他一些iPSC特异性改变。值得注意的是这些细胞系之间显示出了差异的甲基化区域(表明某些区域尤其易于发生异常的重编程)。在着丝粒和端粒附近的巨碱基区域显示了非CG序列甲基化改变,与转录及组蛋白甲基化中的改变相关。 除了强调研究人员需要更仔细地鉴定iPS细胞系的特征,这些研究还针对细胞分裂和培养的相对影响,以及重编程中固有的分子事件提出了一些有趣的问题。 (生物通:何嫱) 延伸阅读: • 最新Nature文章说说iPS的缺陷 来自哈佛干细胞研究院,霍德华休斯医学院等处的研究人员在实验中发现诱导多能干细胞(iPS)在分化发育方面的能力不及胚胎干细胞,研究人员还找出了造成这一情况的原因之一。这一研究成果公布在4月25日的Nature杂志上。文章的通讯作者是来自哈佛大学的KonradHochedlinger博士,这位著名的iPS研究人员在诱导多能干细胞研究领域获得了许多重要的成果,比如他曾培育出没有永久性基因损害的iPS,而这种以往的基因损害与人们的设计有关。这一发现代表了人们在未来临床上应用iPS细胞迈出了重大的一步。iPS技术利用不会自身被整合到宿主基因组内的病毒,诱导形成多能干细胞,绕过了使得以往iPS细胞的成功遭... 详细 • p53,iPS技术登Nature研究亮点 2007年自然出版集团宣布《Nature》出版集团的新出版物、名为NatureChina的网站(www.naturechina.com.cn)正式启动。这一网站致力于聚焦中国大陆地区和香港的优秀科学成果,每周都会针对最新发表的论文,在此网站撰写摘要和评述。本期的推荐研究文章包括:WinterTemperatureandUVAreTightlyLinkedtoGeneticChangesinthep53TumorSuppressorPathwayinEasternAsia据昆明动物所报道,研究结果发现在东亚人群中,p53基因第72位的序列变异(脯氨酸变为精氨酸)同纬度密切相关,即纬度越高,其所在... 详细 Blog, 公司不能打开: 2. 顶奸杂志《自然》开始报告IPSC的黑暗面_刘实_新浪博客 blog.sina.com.cn/s/blog_502041670100pcx7.html - 网页快照 2011年3月3日 – Copy number variation and selection during reprogramming to pluripotency. • Samer M. Hussein,. • Nizar N. Batada,. • Sanna Vuoristo, ...
个人分类: iPS|2157 次阅读|0 个评论
[转载]《科学》网站登刘实就iPS研究获诺贝尔奖致山中伸弥的公开信
热度 1 蒋高明 2012-10-31 22:27
2012-10-31 20:57:09   来源:光明网卫生频道   刘实   查看评论   进入光明网BBS   手机看新闻 !--enpproperty 55407532012-10-31 20:57:09.0刘实《科学》网站登刘实就iPS研究获诺贝尔奖致山中伸弥的公开信(1)_专家·专栏 _光明网细胞,多能干细胞,诺贝尔奖29201专家·专栏/nodesearchname/enpproperty-- 刘实   10月30日《科学》网站发表新闻 “Japanese Paper That Fell For False Stem Cell Claim Takes Corrective Action” (日本报纸因登虚假干细胞成果而采取纠错行动)。   在该新闻下。刘实贴出了他今日发给iPS细胞之父、今年的诺贝尔医学奖得主之一的日本人山中伸弥的公开信。   【背景】   2006年日本科学家山中伸弥在《细胞》杂志发表了第一篇关于iPS细胞的论文,同期刊登的一篇评论文章称山中伸弥实现了将末端分化的成年体细胞转化为胚胎干细胞样的多能干细胞,也就是大众媒体传说的“返老还童”。   对于这一惊人的声称,当时科学界都持谨慎态度,因为大家还没从韩国黄禹锡干细胞造假的阴影走出。   2007年《自然》杂志发表山中伸弥的第二篇iPS细胞论文,同期发表的另一iPS细胞论文则是美国科学大腕“夜里喜”(Jaenisch的音译)团队做出的。而当年创刊的《细胞-干细胞》杂志也发表了“夜里喜”以前的学生所做的另一个iPS细胞研究论文。这三篇论文的同时发表立刻造成了轰动效应,令科学界的主流不得不折服iPS重编程确有“返老还童”的魔力。   然而,对生命本质及发育过程有独到见解的刘实( 详情 和 详情2 )对这些iPS细胞论文所声称的将末端分化成年体细胞转化为与胚胎干细胞不可区别的多能干细胞表示怀疑,并明确指出所谓的iPS细胞就是错编程的干细胞或者说是人造癌细胞。这样的细胞不是不可与胚胎干细胞相区别,而是肯定有区别。这样的细胞不是安全和道德的胚胎干细胞替代品,用他们做细胞疗法是有致癌危险的( 详情 )。   山中伸弥在2007年答复刘实投给《自然》的批评文章时斩钉截铁地说他从未声称过将末端分化的成年体细胞转化为胚胎干细胞样的多能干细胞,并同意刘实提出的iPS细胞可能来自于本身就存在的干细胞或前细胞的观点。山中伸弥于2008年在《科学》发表更正时更是点名感谢刘实对其发表在《科学》的“无癌症风险”iPS细胞论文的批驳。   刘实对iPS细胞研究中表现出的一系列伪科现象的批驳发表在众多的论文中,其中有世界第一篇经过同行评审而于2008年发表在干细胞研究老牌主流杂志《干细胞与发育》上的综述。该综述发表后成为该杂志下载量最多的论文,两年之内被下载6500余次。   从2008年开始,刘实每年都给诺贝尔奖评委会发信,揭示iPS细胞研究的虚伪面并要求评委排除影响因子的影响而不错奖一个子虚乌有的发现。因为最新的实验报告实际上已完全证明刘实关于iPS细胞就是将干细胞错编程为人造癌细胞的基本判断,刘实今年更是两次给诺贝尔奖评委会发信。   然而,一个诺贝尔奖的悲剧还是发生了:山中伸弥竟因“发现成熟细胞可被重编为多能”而得了2012年的诺贝尔医学奖。对此,刘实已在《科学》网站发表多篇评论,认为诺贝尔奖被错误地发给了一个想像中的发现。   现在,刘实更是直接致(电子)信给山中伸弥,要求他明确答复他是否真的实现了将末端分化的成年体细胞转化为胚胎干细胞样的多能干细胞,同时请山中伸弥去斯德哥尔摩领奖前思考并回答一些关键问题。 刘实给山中伸弥的信现还以公开信的方式发布在《科学》的网站上。全文如下:   刘实    Open Letter to Yamanaka on His Nobel Prize-Winning iPS Work    就诺贝尔奖给iPS研究致山中伸弥的公开信   October 30, 2012   2012年10月30日   Dear Dr. Yamanaka,   亲爱的山中博士,   As a solid scientist who was once publicly thanked by you in Science for correctly criticizing your invalid claim of cancer-free iPS cells, I am writing to you again to repeat my challenge to your now accepted claim of inducing terminally differentiated cells into pluripotent stem cells that are indistinguishable from embryonic stem cells (ESCs).   作为一个曾因正确批评你无效的“不致癌iPS细胞”而被你在《科学》点名公开感谢的扎实科学家,我再次给你写信重复我对你现已接受的诱导末端分化细胞为与胚胎干细胞不可区别的多能干细胞的声称的挑战。   In response to my Communications Arising questioning the origin of iPS cells reported on your 2007 Nature paper you stated that “We agree that the origin of iPS cells may be tissue stem or progenitor cells co-existing in fibroblast cultures”. You even declared that“We have never claimed that we generated iPS cells from terminally differentiated cells.” Furthermore, with reference to my proposed single-cell tracking experiments, you stated that “I agree that the experiments you proposed are important.”   在回复我对你2007年《自然》论文的iPS细胞来源的质疑时,你说“我们同意iPS细胞可能起源于纤维母细胞培养中共存的组织干细胞或前细胞”。你甚至于宣布“我们从未声称过从末端分化细胞产生iPS细胞”。而且,针对我提出的单个细胞跟踪实验,你说“我同意你提出的实验是重要的”。   Now, a Nobel Prize was awarded to you “for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent” which in fact refers to a claim made for you that you have advanced “a significant step toward delineating the minimal set of factors required to confer the developmental potential of an embryonic stem(ES) cell onto a terminally differentiated somatic cell” or, in popular term, you have found a “simple switch turns cells embryonic”.   现在,一个诺贝尔奖因为你“发现成熟细胞可被重编为多能”而奖给了你。这实际上是相信了一个为你制造的声称:你在阐明赋予末端分化体细胞以胚胎干细胞样发育潜能的最低因素上迈了一个显著的步伐。用通俗的话说,你发现了将细胞变为胚胎样的简单开关。   Apparently, you are very happy to accept these assessments and most likely will go to Stockholm to accept the Nobel Prize. But, before you do that, you need to think carefully the following points:   很明显,你是非常乐意接受这些评价而且很可能会去斯德哥尔摩领诺贝尔奖。但在你做那之前,你需要仔细考虑下面几点:   First, are you sure now you have achieved reprogramming terminally differentiated non-stem adult/mature cells into ESC-like pluripotent stem cells? If so, what are the evidences you have reported for that claim?   第一,你现在可明确你实现了重编末端分化非干细胞的成年/成熟细胞为胚胎干细胞样的多能干细胞吗?   Second, have you done the single-cell tracking experiments that I proposed to you back in 2007 and were considered as important by you then? If yes, what are the results? If not, why not?   第二,你做了我2007年就给你提出的而你也认为重要的单个细胞跟踪实验吗?如果做了,结果如何?如果没做,是因什么?   Third, what is your opinion about Jaenisch group’s new findings that only a very small fraction (0.01%) of donor cells can be turned into (fully) reprogrammed iPSCs and, more significantly, iPSCs can be sorted out according to some stemness markers without using any generic “Yamanaka” factors?   第三,你怎么看待“夜里喜”团队的新发现:只有很小一部分(0.01%)供体细胞可被变为完全重编程的iPS细胞。更为重要的是,不用标准的“山中”因子也可根据干性标志筛选出iPS细胞。   Fourth, do you still think that iPS cells are not intrinsically cancerous cells and thus can be safely used for achieving cancer-free cell therapy?   第四,你仍然认为iPS细胞不是本能的癌化细胞而且可被安全地用于无癌发生的细胞疗法吗?   Fifth, do you still think that the observed rejection of syngenic iPS cells by animals with normal immunity is a questionable finding and syngenic iPS cells should have a natural advantage against immune rejection?   第五,你仍然认为被观察到的免疫正常的动物排斥自体来源的iPS细胞是可疑的发现而且自体来源的iPS细胞就应当具有天然的避免免疫排斥的优点吗?   I think your answers to above questions will help you to reach a safe conclusion on whether or not you should accept the Nobel Prize.   我想你对上述问题的回答将有助于你做出一个是否接受诺贝尔奖的安全结论。   Honestly, if I were you, I will ask the Nobel Prize Assembly to delay the award until I have obtained at least some solid evidence that I can indeed reprogram any mature/adult differentiated non-stem cells back into ESC-like cells.   老实地说,如果我是你,我会要求诺贝尔大会推迟发奖,直到我至少获得了一些扎实的证据表明我确实能够重编任何成年/成熟的非干细胞为胚胎干细胞样的细胞。   Sincerely,   诚挚的,   Shi V. Liu   刘实 附:   Japanese Paper That Fell For False Stem Cell Claim Takes Corrective Action   byDennis Normileon30 October2012,10:55 AM|   The Japanese newspaper that published what turned out to be false newsof the first clinical application of cells derived from induced pluripotent stem cells has detailed the lessons it learned and the steps it is taking to prevent a recurrence. The Yomiuri Shimbun,Japan's largest circulation daily, already apologizedto readers for what it admitted were a collection of false articles. Now, in a collection of articles in its 26 October Japanese morning edition and the 27 October English Daily Yomiuri(available online here, here, here, and here), the media organization explained that reporters and editors failed to check basic facts. The newspaper detailed punitive pay cuts for those involved and the replacement of the science news editor.   To head off such problems in the future, the paper pledged to thoroughly check facts, strengthen the verification system in the science news department, and foster the development of reporters who are “able to put matters in perspective."   TheYomiurialso explained that its staff members had failed to check previous statements made by Hisashi Moriguchi, the man at the center of the scandal, that were reported in a number of previously published articles. These included claims of an affiliation withHarvardMedicalSchooland of research accomplishments. This reporting gave Moriguchi, "a false ladder to academic success," the English language article states. 点击进入: 刘实 专家专栏
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又一科学大丑闻:iPS 干细胞领域日本“大忽悠”森口尚史
热度 24 laserdai 2012-10-17 01:18
几日前,日本多家媒体 炒作报导 一名日本研究人员,所谓的在美国六次成功实施心脏 iPS(人造多能性干细胞)手术,现在证明是一场乌龙, 此事件成为 一个科学 大 丑闻,iPS 领域成就了日本“大忽悠” 森口尚史 。 日本京都大学教授 山中伸弥 因发现 iPS 细胞获得 2012 年诺贝尔医学生理学奖,媒体热度还丝毫没有减弱,这件丑闻乌龙就立刻冒出来了。 这里科学网上, 许培扬 博主最早进行了简要关注和跟踪, 《自然》和《科学》今日迅速质疑东京大学 Hisashi Moriguchi 教授, http://blog.sciencenet.cn/blog-280034-622076.html 日本东京大学Moriguchi教授干细胞研究爆丑闻, http://blog.sciencenet.cn/blog-280034-623087.html 本博主跟着许博主继续深挖。 最早报导称,自称为东京大学研究院以及美国哈佛大学客座教授的日本人 Moriguchi( 森口尚史 ) 声称在美国成功实施了六例心脏iPS细胞移植手术,这一消息被日本销量最大的报纸《读卖新闻》和最大通讯社共同社争相报道。 但随即有关说法遭到哈佛大学以及有关医院的否认,森口遭到质疑后改口称自己只完成一例 iPS 细胞移植手术,另外五次是夸大。 这里就有了明显的问题。 但周一(2012年10月15日)下午返回日本的森口对那一次所谓成功移植手术不仅手术时间前后说明矛盾,而且拒绝详述且无证据。 这里的问题更大了。 东窗事发经过: 山中伸弥10月8日获诺奖后三天,《读卖新闻》于11日在 头版头条图文并茂 地报道了森口尚史在美国发表的论文,介绍他在美国成功实施 iPS 细胞心脏移植手术的 6 名患者都恢复健康的消息。 这一报道引起了期盼 iPS 细胞早日投入人体治疗的日本社会的极大关切。 但是, 次日(12日)哈佛大学以及森口声称实施手术的美国医院都否认了森口的说法。 哈佛大学表示: 森口只是1999年11月起在该大学的一所医院以客席研究员身份工作过一个月,此后与哈佛无关。 简历造假。 同时,美国有关学会也发表文字声明质疑森口的研究报告。参见 许培扬 博主博文中的连接。 日本传媒记者苦苦追踪森口, 森口于10月13日终于露面,在记者们的厉声责问中吞吞吐吐承认自己有夸大其词。不打自招了。 不过他 继续狡辩, 仍然坚持自己曾完全一例移植手术,但对这里所谓的成功手术拒绝透露时间、地点以及病人身份等任何细节。 媒体开始八卦挖掘森口 日本传媒陆续揭发报导,奈良县出生的 森口被指在学生时代就被发现是位眼高手低的主 。 森口豪言壮语要进的名牌中学、大学都没能实现,最后进入东京医科齿科大学保健卫生科学护理,毕业后出任东大医学部附属医院特任教授、特任研究员,但从没取得医生资格。 森口 尚史 ( 1964年 ),日本 医科学 研究者, 現在 東京大学医学部附属病院 特任研究員 。 奈良県 出身 。 東京医科歯科大学看護学 取得 修士号 。 東京大学 特任教授 。自称美国哈佛 大学 客員講師。 简历: 1989年4月 - 東京医科歯科大学医学部 保健衛生学科 看護学 専业入学, 1993年3月 - 東京医科歯科大学医学部保健衛生学科看護学専 业毕业 、同年 取得 看護士资格。 1995年 - 東京医科歯科大学 大学院 保健衛生学研究科総合保健看護学 専攻博士 前期課程 1995年 ~ 1999年 - 財団法人 医療経済研究機構主任研究員,調査部長、 美国哈佛大学総合病院 客員研究員 1997年 - 東京医科歯科大学医学部保健衛生学科非常勤講師(国際看護保健学、健康情報,統計分析) 1999年8月 - 東京大学 先端科学技術研究研究員(知的財産権大部門)(非常勤) 1999年11月 ~ 2000年1月 ,美国哈佛大学総合病院胃腸科客員研究員 2000年10月 - 東京大学先端科学技術研究客員助教授(非常勤) 2002年4月- 東京大学先端科学技術研究,特任助教授(次世代的知的財産戦略研究、先端医療研究)(常勤) 2006年 - 東京大学先端科学技術研究,特任教授(生物医学)(非常勤)( 2009年 3月迄) 2007年9月 - 東京大学 大学院 、 博士号 (学術) 取得博士論文題目:利用難治性C型慢性肝炎治療最適化、主査 児玉龍彦 ,東京大学先端科学技術研究教授 2010年 - 東京大学医学部附属病院客員研究員 、東京大学先端科学技術研究,交流研究員(無給) 2012年3月~8月 - 東京大学医学部附属病院形成外科 ・ 美容外科 技術補佐員(非常勤) 2012年9月 ~ 現在 - 同病院同科有期契約,特任研究員(常勤)、研究「過冷却(細胞)臓器凍結保存技術開発補助」 2012年10月 - iPS細胞 世界 心筋移植手術 発表。当初6例実施,5例希望,1例実際訂正。 这一下结果很清楚了:这位森口原来就是一张嘴,只会吹牛,不会做任何实事的人,不过忽悠得挺不错。 以前炒作报导过的众多媒体也惹了麻烦:被称为“二十一世纪最大误报”,其中的《读卖新闻》和共同社都不得不赶快向读者公开道歉。 引用《读卖新闻》报导的 富士电视台 也在节目中赶快道歉。为了表示态度诚恳, 《读卖新闻》还追加了 2006 年以来他曾经做过的对 森口的 肝癌细胞治疗等方面研究成果报导,当时的报导中正儿八经地引用 森口 其本人谎称的“ 美国哈佛大学”客席讲师身份 。 看来日本也有咱们的唐骏事件,可惜没有方舟子。 同时,《读卖新闻》推脱责任,也是拉人下水,说《日本经济新闻》、《每日新闻》、《朝日新闻》等过去也报导过森口的医学报告等。 日本政府 在社会舆论的压力下也开始调查森口曾经参加的东京大学研究计划和与森口一起在美国发表论文的东京医科齿科大学、杏林大学合作研究者等。 好消息是:日本政府文部科学省2001年至2005年曾经拨出两笔医学研究费,其中就包括一个森口负责的研究项目,钱肯定不少。这里面看来也有很多东西可挖。参见下面新闻链接。 还有,日本政府拨给东大2010年至2013年开发细胞和内脏冷藏技术的1.6亿日元(约200万美元)费用,森口也是该项目雇佣的特任研究员,相信一定分到了不少经费钱。 森口,你真的太能忽悠了!反过来还证明,你那里人傻钱多。 不过,这回你没有戏再能演下去了,等着看热闹 吧,以后有了结果继续挖。 有关联接: 日本内阁府被“造假哥”忽悠近千万 , http://www.jnocnews.jp/news/show.aspx?id=58608 http://gb.cri.cn/27824/2012/10/16/6071s3888755.htm http://news.china.com.cn/live/2012-10/16/content_16665911.htm iPS 临床应用报道不实风波, http://asahichinese.com/article/news/AJ201210150082 iPS 细胞移植“专家”森口尚史谎言被揭穿? http://blog.ifeng.com/article/20566781.html 哈佛对“iPS细胞移植专家”森口尚史展开调查 , http://blog.ifeng.com/article/20566284.html
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从骨科医生到诺贝尔奖-山中伸弥的研究历程
热度 70 toptip 2012-10-14 14:18
从骨科医生到诺贝尔奖-山中伸弥的研究历程
引言 山中伸弥( Shinya Yamanaka )获得诺奖已经有几天了,虽然两年前在听完他的讲座后我兴致很高地写了两篇博客,这些天我却没有多少动力再写一篇完整的文章来介绍他的工作。 我一直对中国现在还盛行的规划性科研,应用导向型科研耿耿于怀。 而公众,包括相当一部分科研人员也并不了解科研的自身规律,总是一再地问做基础研究有什么用。 Shinya Yamanaka 的成功是典型的小实验室自由探索的成功。他的成功再一次提示,有相当多的科学突破是不可预测的。如果中国有大批优质的小实验室得到稳定的资助,那么类似的科学突破就会随机但是必然地产生。从这种意义上讲,展示 Shinya Yamanaka 在研究过程中的这种随机性和必然性,向公众科普科研活动是如何进行的,是值得我花一点时间的。 解析 Shinya Yamanaka 发现诱导干细胞( iPS )的来龙去脉比较简单,就是跟踪他顺次研究的基因 : ApoBEC1-Nat1-Fbx15 ,最后发现 iPS 。有趣的是他在顺次研究这些基因的时候转了两次方向: ApoB 是血脂蛋白,研究它的编辑酶 ApoBEC1 是为了调节血脂,但是却发现 ApoBEC1 过表达的小鼠得了肝癌;为了研究致癌机理,他找到 ApoBEC1 的下游蛋白 Nat1 , Nat1 的敲除导致小鼠在胚胎期死亡,以及胚胎干细胞在体外无法分化;于是他又开始研究起胚胎干细胞,找到许多胚胎干细胞特异表达的基因,其中之一是 Fbx15 ,最后用 Fbx15 敲除鼠建立 assay (筛选方法 / 系统),幸运地筛选出了 iPS 。 骨科医生到博士阶段 Shinya Yamanka 念高中时迷上柔道,因为受伤经常上医院,他在爸爸的建议下随后考入国立神户大学医学部,准备以后做一名骨科医生。大学毕业做临床实习期间,他发现自己对手术其实没有什么天分,别人做 20 分钟的手术他两个小时也未必完成;并且他觉得做医生再优秀也只能帮助少数的病人,而医学研究有成果的话通常可以帮助更多的病人,所以他的兴趣转向基础医学研究。在大阪市立大学博士期间, Shinya 的主要工作是研究血压调节的分子机理 。在研究过程中, Shinya 对小鼠基因敲除和转基因技术感到震惊,于是他在申请博士后位置的时候联系的都是利用这些技术的实验室。 博士后阶段 -ApoBEC1 这位失败的骨科医生最后被加州 Gladstone Institute的 Thomas Innerarity 纳入门下(图一)。 Thomas 实验室研究的是血脂调节,跟 Shinya 博士期间的工作有点关系。 Shinya 的新课题是研究 ApoB mRNA 的编辑蛋白 A poBEC1 。 ApoB 是低密度脂蛋白的主要构成成分。 ApoB mRNA 可以被编辑酶 ApoBEC1脱氨提前终止翻译 ,形成两种不同大小的蛋白:全长的 ApoB100 和大约一半长的 ApoB48 。经过编辑的 ApoB48 在血浆中会被迅速清除。 Thomas 预测, 如果在肝脏中过表达 ApoBEC 1 ,那么血脂就可能降低;如果这个模型可行的话,也许未来通过基因疗法可以帮助一些肥胖病人降低血脂。 Shinya 一周七天地勤奋工作,花了六个月做成了转基因鼠。有一天早上,帮他维护小鼠的技术员告诉他: Shinya ,你的许多小鼠都怀孕了,可是小鼠是公的。 Shinya 说你不是跟我开玩笑吧。他到老鼠房一看,果真有很多公鼠看起来怀孕了。他杀了其中几只,发现原来是小鼠得了肝癌,肝脏肿大撑大了肚皮。 ApoBEC1 过表达后低密度脂蛋白是降低了,但是高密度脂蛋白却升高了,同时还得了肝癌,这买卖不合算啊 。 Shinya 在一次讲座中总结了其中的经验教训:其一,科学是不可预测的;其二,不要尝试在病人身上做新基因的治疗;其三,也许最重要的是,不要相信导师的假说。 Thomas 对结果不能符合预期很失望,但是这个预想之外的结果却引起了 Shinya 的好奇:究竟是什么机理使小鼠得肿瘤的呢?好在 Thomas 足够开明,他允许 Shinya 偏离实验室的主要方向,继续探索 ApoBEC1 的致癌机理。可以想见, ApoBEC1 过表达以后也可能会编辑 ApoB 之外的其它 mRNA ,找到这些 mRNA 也许可以解释 ApoBEC1 为什么能致癌。 由于已知 ApoBEC1 需识别底物 mRNA 的特异序列才能编辑, Shinya 据此设计引物扩增,找到了 ApoBEC1 的一个新底物 - 抑制蛋白翻译的基因 Nat1 。 ApoBEC1 过表达后, Nat1 蛋白消失 。从逻辑上讲,如果编辑 Nat1 是导致 ApoBEC1 致癌的重要分子,那么 Nat1 敲除的小鼠也会长癌。 图一: 忆往昔青涩头发稠。 Shinya Yamanaka 和他的导师Thomas Innerarity 在 Gladstone Institute实验室 基因敲除比起转基因要更加复杂,需要把构建的质粒原位整合到体外培养的胚胎干细胞中。基因敲除技术不就是 Shinya 博士阶段做梦都想学的技术吗?于是 Shinya 找到所里做基因敲除的专家,当时还是助理教授的 Robert Farese ,从他的助手 Heather Myers 那里学了这项技术的每个细节,并成功地获得了 Nat1 敲除的杂合鼠。 Heather Myers 是 Shinya 的终生好友; Shinya 发现 iPS 以后,也公开表达了对 Heather Myers 的感激,因为是她告诉 Shinya ,胚胎干细胞不仅仅是做敲除小鼠的手段,其本身也可以是非常有趣的研究对象。 在 Shinya 兴致勃勃地继续追问 Nat1 的功能时,他的妻子带着女儿离开他回到了日本。半年后他决定中断研究带着三只珍贵的 Nat1 杂合鼠,也跟随家人回国。 大阪的毛毛虫阶段 -Nat1 凭借他在博士后期间发表的四篇高质量的一作论文, 1996 年 Shinya 在母校大阪市立大学找到了助理教授的职位,继续他的 Nat1 研究。 再一次地与预测出现偏差: Nat1 敲除后,纯合子小鼠在胚胎发育早期就死了,根本无法观察到成鼠是否得肿瘤。 Shinya 进一步研究发现,敲除 Nat1 的胚胎干细胞在体外根本不能像正常干细胞一样分化 。此时他想起了 Heather Myers 的话:胚胎干细胞不仅是研究的工具,它本身也可以是非常有趣的研究对象。他的关注点开始转移到胚胎干细胞上来。 在刚回大阪的头几年, Shinya 由于刚起步,只能得到少量的研究资助,他不得不自己一个人养几百只小鼠,日子过得非常艰苦。同时大阪市立大学医学院的基础研究很薄弱,周围的人不理解 Shinya 研究 Nat1 在胚胎干细胞中的功能有什么意义,总是劝说 Shinya 做一些更靠近医药临床方面的研究。而 Nat1 的研究论文提交给杂志后一直被拒稿。种种压力与不得志, Shinya 因之得了一种病叫 PAD ( Post America Depression ,离开美国后的抑郁症;自创的玩笑话),几乎要放弃科研回锅做骨科医生。 在他最低谷的时候,有两件事情把他从 PAD 中挽救了回来。其一是 James Thomson (俞君英的导师, 2007 年几乎与 Shinya 同时宣布做出了人的 iPS ) 在 1998 年宣布从人的囊胚中采集并建立了胚胎干细胞系:这些干细胞在体外培养几个月后还可以分化成不同胚层的细胞,比如肠上皮细胞,软骨细胞,神经上皮细胞等 。这给了 Shinya 巨大的鼓舞,他开始更加坚信胚胎干细胞研究是有意义的,将来必然有一天会用于临床。第二件事是条件更加优越的 奈良先端科学技术研究生院 看上了他的特长,招聘他去建立一个做基因敲除小鼠的 facility (中心?设施?),并给他提供了副教授的职位。 奈良的成蛹阶段 -Fbx15 千辛万苦脱了几层皮后, Shinya 终于拥有了自己独立的实验室。 第一次可以招帮手,好爽啊。但是问题又来了:研究生的生源是有限的,学生会倾向于选择资历更老条件更好的实验室,而不一定会选择刚起步的实验室;你想招但人家不来啊。为了吸引学生到他实验室, Shinya 冥思苦想了好一阵,提出了一个雄心勃勃的计划,声称实验室的远景目标是研究怎么从终末分化的成体细胞变回多能的干细胞。 当时科学界的主流是研究怎么把胚胎多能干细胞分化成各种不同组织的细胞,以期用这些分化的功能细胞取代受损的或者有疾病的组织细胞。 Shinya 认为自己的实验室没有实力跟这些大牛竞争,那不如反其道而行之,研究怎么从分化的细胞逆转为多能干细胞。 当时科学界的主流观点认为,哺乳动物胚胎发育过程中的细胞分化是单向的,就像是时间不可逆转。这个观点也并非没有破绽,比如植物组织就具有多能性,一些植物的茎插入土壤会重新长出一棵植株,也即已经分化的茎细胞可以改变命运分化出新的根茎叶细胞。而早在 1962 年,也即 Shinya 出生的那一年,英国的 John Gurdon 爵士(与 Shinya 共享诺贝尔奖)报道了他的惊人发现:把蝌蚪的肠细胞核移植到去核的蛙卵中,新细胞可以发育成蝌蚪 。 如果把杂合细胞发育到囊胚期,用囊胚期的细胞核再做一次核移植,那么就可以发育出可生育传代的成蛙 。进一步地,为了说服人们接受终末分化的细胞核也具有多能性,他把成蛙不同组织的细胞进行体外培养,发现核移植后来源不同的杂合细胞都可以发育到蝌蚪阶段 。 1997 年, Ian Wilmut 和 Keith Campbell 基于同样的原理,把羊的乳腺细胞核移植到去核的羊卵中,成功地培育出了克隆羊多莉 。 2001 年,科学家发现,通过与 干细胞融合,胸腺细胞核获得了很大程度的重编程 。 Shinya 计划的第一步是找到尽可能多的,类似于 Nat1 参与维持干细胞功能的因子(维持因子的意思是这些因子是胚胎干细胞在体外培养维持多能性所必需的)。他大胆推测,如果过表达这些维持因子也许可以让终末分化的细胞变回多能干细胞。一旦成功,诱导的多能干细胞会有着胚胎干细胞所不具备的优势:它不仅可以绕开胚胎干细胞引起的伦理问题,病人本身的诱导干细胞改造后重新植入病人时,由于是自身的细胞,将不会有免疫排斥的难题。 在这个远大前景的感召下, Shinya 果然 “ 忽悠 ” 了三个学生加入他实验室。很快地,他们鉴定出一系列的在胚胎干细胞特异表达的基因。其中一个基因就是 Fbx15 。 Shinya 的学生 Yoshimi Tokuzawa 发现 Fbx15 除了特异表达于胚胎干细胞外,它还能被另外两个胚胎干细胞维持因子 Oct3/4 和 Sox2 直接调控。 Shinya 跟 Yoshimi 说: Fbx15 应该参与维持干细胞多能性和胚胎的发育,我猜你没有办法得到 Fbx15 敲除的纯合鼠。 Yoshimi 构建质粒做了 基因敲除小鼠,把染色体上的 Fbx15 基因通过同源重组替换成抗 G418 药物的基因 neo 。 复杂的生命又一次愚弄了 Shinya : Fbx15 敲除的纯合鼠活得很健康,没有 显见的 表型。 Shinya 又挑战 他的学生说:好吧, Fbx15 也许不是小鼠胚胎发育所必需的,但是它应该是维持体外胚胎干细胞所必需的,我打赌你没有办法在胚胎干细胞中彻底敲除这个基因。勤快的 Yoshimi 于是用较高浓度的 G418 从干细胞中筛到了纯合的敲除株,还是活得好好的,没有表型 。 Shinya 后来在回忆的时候打趣道:小鼠很 happy ,细胞也很 happy ,唯一不 happy 的就是可怜的学生 Yoshimi 了。 但是花这么多精力做的敲除小鼠不能就这么算了吧。 Shinya 又一次开动脑筋,想要废物利用。他发现由于 Fbx15 只在胚胎干细胞表达, Fbx15 promoter 操控的抗药基因 neo 在成体的成纤维细胞里不表达,所以细胞对药物 G418 敏感;而敲除鼠里得到的胚胎干细胞却可以在很高浓度的 G418 中生长。如果终末分化的成纤维细胞能诱导成胚胎干细胞,那么它就会产生对 G418 的 抗药性。即便成纤维细胞只是获得了部分胚胎干细胞的特性,那么它也应该能抗低浓度的 G418 (图 二 ) 。 Fbx15 敲除鼠实际上提供了很好的筛选诱导干细胞的系统! 京都大学的化蛹成蝶阶段 -iPS 凭借他鉴定胚胎干细胞维持因子的出色工作, 2004 年 Shinya 在名气更大的京都大学找到新的职位。除了 Fbx15 敲除鼠的筛选系统, Shinya 还积累了他鉴定的加上文献报道的 24 个维持因子。 Shinya 跃跃欲试,他准备破壳而出,拍翅成蝶了! Shinya 的另一位学生 Kazutoshi Takahashi 此前已经发表了一篇关于干细胞致癌性的 Nature 文章。 Shinya 决意让他来承担最大胆的课题 - 逆分化成体细胞,因为他知道,有一篇 Nature 文章保底,即便接下来的几年一无所获,他的学生也能承受得了。 图 二 : 筛选 iPS 的 系统。 在 Fbx15 敲除鼠基因组, Fbx15 基因被 b ge o 基因( β-galactosidase 和 ne o 的融合基因 )取代。成鼠 角形的成纤维细胞中,内源的 Fbx15 promoter 关闭, b ge o 不能表达,细胞在 G418 药物处理下会死亡;在圆形的多能干细胞中, Fbx15 promoter 会启动 b ge o ,细胞能在 G418 中生长。如果成纤维细胞感染携带干细胞 维持因子的逆转录病毒,并能够被逆分化成干细胞,那么它就能逃过 G418 的选择压力,增殖形成细胞克隆 。 即便有很好的筛选系统,这个课题在当初看来也是非常冒险甚至是不可行的。当时的人们普遍认为成体细胞失去了多能性,也许成体细胞本身就是不可逆转的 ,你做什么也没有用 。即便通过转核技术实现了成体细胞核命运的逆转, 那也只是细胞核,不是整个细胞。胚胎细胞和成体细胞的染色体是一样的,细胞核具有全能性,尚可理解。而且要实现细胞核的逆转还需要转到卵细胞,让卵细胞质帮助它重编程,而卵细胞质中的蛋白不计其数。如果 要实现整个细胞命运的逆转需要 让 细胞质中所有 的 蛋白重新洗牌。即便细胞可以重新编程,那也应该是很多蛋白共同参与的。 Shinya 当年在手上的仅仅是 24 个因子。也许有另外几百几千种因子被遗漏,缺少其中一种都无法实现重编程。用这 24 个因子异想天开要实现细胞重编程, 根据 已有的知识 从 逻辑上讲可能性几乎为零。 Kazutoshi 这个愣头青不管这些,他给成纤维细胞一一感染过表达这些因子的病毒,结果当然没有筛选到任何抗 G418 的细胞。 Shinya 知道如何保持学生的斗志,他故作镇定地说: 你看, 这说明我们的筛选系统很好啊,没有出现任何假阳性。 在试了一遍无果后, Kazutoshi 大胆提出想把 24 个病毒混合起来同时感染细胞。 Shinya 觉得这是很愚蠢的想法:没人这么干过啊同学,不过死马当作活马医,你不嫌累的话就去试吧。 等了几天,奇迹竟然发生了。培养板上稀稀疏疏地竟然出现了十几个抗 G418 的细胞克隆!一个划时代的发现诞生了。 关键实验取得突破以后,其后的事情就按部就班了。 Kazutoshi 每次去掉一个病毒,把剩下的 23 个病毒混合感染成体细胞,看能长多少克隆,以此来鉴别出哪一些因子是诱导干细胞所必需的。最后他鉴定出了四个明星因子: Oct3/4, Sox2, c-Myc, 和 Klf4 。这四个因子在成纤维细胞中过表达,就足以把它逆转为多能干细胞 ! 那抗 G418 的细胞克隆就一定是多能干细胞吗?他们通过一系列的指标,比如基因表达谱,分化潜能等,发现这些细胞在相当大的程度上与胚胎干细胞相似。 2006 年 Shinya 报道了小鼠诱导干细胞,引起科学界轰动 ; 2007 年,他在人的细胞中同样实现了细胞命运的逆转,科学界沸腾了 。 展望 回过头来,种种不可能, Shinya 怎么就幸运地成功了呢?现在通过更多的研究,我们知道,干细胞特性的维持是由一个基因网络来共同作用的,通过上调某些关键基因就可以重建这个网络,逆转细胞的命运;山中伸弥最后鉴定的四个因子也不是必须的,用 24 个因子以外的其它因子进行组合可以达到同样的目的。这好比是一张大网,你只要能撑起其中的几个支点,就可以把整张网撑起来。 iPS 的发现有着不同寻常的意义。首先,它更新了人们的观念,从此之后人们不再认为细胞的命运不可逆转,不单可以逆转,细胞其实还可以实现不同组织间的转分化( Transdifferentiation ) 。其次, iPS 细胞绕过了胚胎干细胞的伦理困境,很多实验室都可以重复这个简单的实验得到 iPS ,开展 多 能干细胞的研究。其三, iPS 细胞具有很多胚胎干细胞所没有的优势:来自于病人自身的 iPS 细胞体外操作后重新植入病人体内,免疫反应将大大减少;如果将病人的体细胞逆转为 ips 细胞,在体外分化观察 在这个过程 中出现的问题,就可以实现在培养皿里某种程度上模拟疾病的发生;疾病特异的 i PS 在体外扩增和分化以后,还可以用于筛选治疗该疾病的药物,或者对药物的毒性进行检测 (图三) 。 图 三 : iPS 细胞的潜在用途。 采自病人的少量成体细胞被逆分化成 iPS 细胞后,能够在体外增殖,改造,分化成组织特异性的功能细胞。这些功能细胞重新植入人体可以帮助 / 取代受损的或者得病的器官 / 组织。 iPS 或者这些功能细胞也可以作为疾病模型用于一些药物的筛选和毒性测试(图片来自诺贝尔奖网站)。 但是这仅仅是新的开始,生命科学如此复杂和不可预测,要把这些愿景变成现实,让 iPS 真正造福人类,这其中还有重重的困难。 Shinya Yamanka ,这位科学的宠儿, 怀着最初帮助更多病人的理想,无畏地 踏上了新的征程。 注明: 作者本人并非研究 iPS ,所以出现一些错误在所难免,欢迎指正。 本文主要参考了 Shinya Yamanaka 在 NIH 的讲座: https://videocast.nih.gov/Summary.asp?File=15547 物尽其用,欢迎转载。 参考文献 1. Yamanaka, S., Miura, K., Yukimura, T., Okumura, M., and Yamamoto, K. (1992). Putative mechanism of hypotensive action of platelet-activating factor in dogs. Circ Res 70, 893-901. 2. Yamanaka, S., Miura, K., Yukimura, T., and Yamamoto, K. (1993). 11-Dehydro thromboxane B2: a reliable parameter of thromboxane A2 production in dogs. Prostaglandins 45, 221-228. 3. Yamanaka, S., Balestra, M.E., Ferrell, L.D., Fan, J., Arnold, K.S., Taylor, S., Taylor, J.M., and Innerarity, T.L. (1995). Apolipoprotein B mRNA-editing protein induces hepatocellular carcinoma and dysplasia in transgenic animals. Proc Natl Acad Sci U S A 92, 8483-8487. 4. Yamanaka, S., Poksay, K.S., Arnold, K.S., and Innerarity, T.L. (1997). A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA-editing enzyme. Genes Dev 11, 321-333. 5. Yamanaka, S., Zhang, X.Y., Maeda, M., Miura, K., Wang, S., Farese, R.V., Jr., Iwao, H., and Innerarity, T.L. (2000). Essential role of NAT1/p97/DAP5 in embryonic differentiation and the retinoic acid pathway. Embo J 19, 5533-5541. 6. Thomson, J.A., Itskovitz-Eldor, J., Shapiro, S.S., Waknitz, M.A., Swiergiel, J.J., Marshall, V.S., and Jones, J.M. (1998). Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 282, 1145-1147. 7. Gurdon, J.B. (1962). The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. J Embryol Exp Morphol 10, 622-640. 8. Gurdon, J.B., and Uehlinger, V. (1966). Fertile intestine nuclei. Nature 210, 1240-1241. 9. Laskey, R.A., and Gurdon, J.B. (1970). Genetic content of adult somatic cells tested by nuclear transplantation from cultured cells. Nature 228, 1332-1334. 10. Wilmut, I., Schnieke, A.E., McWhir, J., Kind, A.J., and Campbell, K.H. (1997). Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 385, 810-813. 11. Tada, M., Takahama, Y., Abe, K., Nakatsuji, N., and Tada, T. (2001). Nuclear reprogramming of somatic cells by in vitro hybridization with ES cells. Curr Biol 11, 1553-1558. 12. Tokuzawa, Y., Kaiho, E., Maruyama, M., Takahashi, K., Mitsui, K., Maeda, M., Niwa, H., and Yamanaka, S. (2003). Fbx15 is a novel target of Oct3/4 but is dispensable for embryonic stem cell self-renewal and mouse development. Mol Cell Biol 23, 2699-2708. 13. Takahashi, K., and Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663-676. 14. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., and Yamanaka, S. (2007). Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131, 861-872. 15. Yamanaka S. (2009). Ekiden to iPS Cells. Nat Med 15, 1145-8
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戈登和山中伸弥的贡献和缘分 诺贝尔奖&拉斯克奖
热度 1 liaobaojian 2012-10-8 20:58
戈登和山中伸弥的贡献和缘分 诺贝尔奖&拉斯克奖
2012 Nobel Prize in Physiology or Medicine The 2012 Nobel Prize in Physiology or Medicine was awarded jointly to John B. Gurdon and Shinya Yamanak a " for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent ". 2012年诺贝尔生理或医学奖被授予了英国的 John B. Gurdon 和日本京都大学科学家 Shinya Yamanak a,因他们发现成熟的体细胞可以被重编程具有多能性。 他们的贡献呢? “1962 年,29岁的牛津大学科学家的John Gurdon将发育到了蝌蚪阶段的非洲爪蟾肠细胞的 核移入到已移除细胞核的非洲爪蟾受精卵中,获得了很多具有相同基因背景的 非洲爪蟾——它们都来自于提供肠细胞的蝌蚪 (1.Gurdon, 1962)。这提示了动物 细胞的体细胞依然具有发育为一个完整个体的全能性。 2006 年,日本科学家山中伸弥 (Shinya Yamanaka)通过逆转录病毒导入 四个转录因子(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc, SKOM,四因子,4F;我们也将前三个 转录因子称为三因子,3F)直接将鼠胚胎纤维原细胞(Mouse embryonic fibroblast, MEF)和鼠尾尖细胞(mTTF)转变到了一个诱导的多能干细胞状态 (2.Takahashi and Yamanaka, 2006)。这两位科学家因为以上工作共同获得了2009 年的拉斯克 医学研究奖,山中伸弥还在《自然医学》杂志上发表的获奖感言——《iPS细胞 的漫漫接力长路》 (3. Yamanaka, 2009)中特意提到和Gurdon的缘分,山中出生的 1962 年正是Gurdon做出核移植爪蟾的那年。” 现在他们幸福地一起过着诺贝尔奖得主的生活。 Papers: 1 Gurdon JB. Adult frogs derived from the nuclei of single somatic cells. Developmental Biology 1962; 4 (2): 256-73. 2 Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126 (4): 663-76. 3 Yamanaka S. Ekiden to iPS Cells. Nat Med 2009; 15 (10): 1145-8. eng. 酷酷的发型 NOBEL网站的黑板报已经很多人赞他的发型了。图片来自诺贝尔奖网站。
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美丽前程还是噩梦的开始?
热度 2 pacemaker 2011-10-26 23:56
美丽前程还是噩梦的开始?
好多文章在憧憬干细胞美好未来的时候总会说到一点——再造器官。有了干细胞,以后我们再也不用为各种器官移植的器官来源而发愁了,iPS细胞(induced Pluripotent Stem Cells,诱导多能干细胞)和ES细胞(Embryonic Stem Cell,胚胎干细胞)都可以发育成一个完整的老鼠,用它造一个器官当然也是可以期待的。但是说起来容易做起来难,在体外养养细胞当然简单的,长出一些简单的组织也是可以实现的,但是如果想在培养皿中种出一个活蹦乱跳的心脏,我们一时还真有些无从下手。 一部很火的电影启示我们,可以把动物的器官移植给人呀!但是大家都知道,那不过是臆想罢了。即使同是人类,把一个人的器官移植到另一个人身上都会遭受免疫排斥,跟别提不同物种之间的移植了。这时候一个看上去很美的方案出来了:我们可以把控制猪的生成某种器官——比方说胰脏——的关键基因敲除,猪自己就不能生成胰脏了,这时候我们向这种猪囊胚中注入人的ES细胞,如果这只猪长出胰脏,那这胰脏就是人的细胞构成的。于是大功告成!养猪有了新用途! 且慢,真的这么简单吗? 首先,每个器官都是由很多种不同类型的细胞构成的,即使我们敲除了其中某种主要细胞,这个器官中的其他细胞仍然会含有猪的细胞。且不说给患者移植一个含有猪细胞的器官会让人感到非常不爽,这样的器官移植到人体内肯定会遭受非常严重的免疫排斥,导致移植难以成功。 再者,即使我们让猪长出了一个完全由人的细胞构成的器官,由于这个器官是在猪而不是人的体内长出来的,这种器官表面的抗原仍然可能会被受体的免疫系统识别,遭到免疫系统的攻击。 还有,人的细胞可能会整合到猪的各种组织器官中。如果人的细胞整合到猪的神经系统中,我们就会看到一个拥有人脑的猪,你说他是人还是猪。或者邪恶一点,如果人的细胞在猪体内变成了生殖细胞,比方说在一只猪体内形成了精子,又在另外一只猪体内形成了卵子,然后……,然后出来了一个意外,你说这个意外咋办?咋办? 图片来源于网络:http://www.dylele.com/juzhao334.html
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诱导干细胞之惑
acthinker 2011-10-10 11:15
干细胞研究点燃了科学家和医学家对再生医学的梦想。上世纪末实现胚胎干细胞体外培养后,专业人员和政府都对此给予厚望。可是后来遇到一些障碍。生物 伦理者和保守派将胚胎干细胞研究看成是对生命伦理的巨大挑战,这些活动促使干细胞研究的最大阵营---美国的政府在法律上限制了干细胞研究的开展。因为当 时科学家以为除了胚胎干细胞,成体干细胞不具有多能性,所以干细胞研究受到了很大迟滞。 败也萧何,成也萧何。正是在这一压力之下,干细胞科学家分成两个队伍,将工作开展到新的战场。一个队伍主要研究成年个体内是否存在干细胞,这些干细胞是否 具有多能性;另一个队伍的想法更加大胆,分化的细胞是否能够变成全能性的干细胞。生命总是这么奇妙,这两个队伍在各自战场上都取得了胜利。先是成体干细胞 科学家在大脑,心脏,及身体其他部位几乎都发现了成体多能干细胞的存在,在上世纪末到新世纪初这只队伍可谓捷报频传。另一只队伍更是妙手回春,居然能够把 各种分化的细胞都转化成全能干细胞,而且最后居然神到不用基因只要重组蛋白就能达到。所以这只队伍的战利品有了一个很流行的名字-iPS(诱导多能干细 胞)。看这名字,起名的科学家还是比较严谨的,根据他们已取得的结果,其实可以叫做iTS(诱导全能干细胞)。 问题来了。iPS科学家之所以要发明iPS,是因为法律限制了胚胎干细胞的获得,科学家不得已才开发人造iPS。现在adult stem cell的科学家的结果则表明,身体大多数地方都存在多能干细胞,至少是定向干细胞,那么还要iPS做甚?干细胞研究的两大问题,一个是干细胞的获得,一 个是干细胞的定向分化。这么多年科学家从两个不同方向解决了来源的问题。就目前形势来看,iPS阵营的科学家占据绝对上风,可谓风光满面。《自然-方法》 杂志更是将其定为年度方法。可是iPS真的那么好吗? 消费者买宝石都知道买天然的好。尽管iPS能够发育成一个个体,可是该个体的健康程度并未得到时间的有效检验。最新的基因谱分析也论证了iPS和天然的细 胞存在很多差别。如果有两样产品放在病人面前,一个是iPS,一个是adult stem cell或者adult pluripotent cell,识货的都知道哪个安全。 为何科学家不把主要战场放在内源干细胞,研究内源干细胞的增殖和分化机制,实现内源干细胞提取分离方法的成熟稳定和体外培养技术? 其实横亘在实验室和临床使用干细胞的另一大技术问题是干细胞的培养。也就是在保持多能性前提下从一个克隆扩增到可以使用的细胞量的问题。如果解决不了这个 问题,任何应用都是空谈。 那么为何在领域内却没有将这些问题提到重要位置?却要花很多钱用于远观可以近看不然的iPS上面呢?如果要说,那只能说目前从正面攻克该问题还很困难,而 要从侧面进行。iPS研究或许就是一个侧面吧。 (作于2010年01月02日)
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细胞重编程机制与电脑“模式生物”
热度 1 sunsong7 2011-7-6 22:41
细胞重编程 ( somaticreprogramming )是指 在特定的条件下对成熟、已分化体细胞的表观遗传特征抹除和重构 ,将其 逆转 为 类似胚胎干细胞 的 多能性或全能性状态 ,获得诱导多能干细胞( inducedpluripotentstemcells ),即 iPS 细胞。 iPS 细胞巧妙地绕开了胚胎干细胞伦理问题而成为重要的干细胞资源,有望用于建立 疾病模型替代动物模型解决物种之间差异问题,特别是用 病人 自体来源的 iPS 细胞治疗疾病 被认为不会发生免疫排斥作用。 但到目前为止, 发现 iPS 不但具有 致瘤性、表观遗传缺陷, 保留 对起始组织 的 “ 记忆 ” , 甚至 自体细胞 移植也会发生 免疫排斥现象 ,“返老还童” 的机制 成为了 iPS 细胞“成长的烦恼”。 目前, iPS 机制问题研究普遍集中在 遗传学和分子生物学 层面,笔者 认为 iPS 细胞 涉及到 发育 层面的问题 ,以 前者 角度找答案如同瞎子摸象 , 但 从后者角度又过于 复杂, 本文尝试用 电脑 作为一个 比较直观的 “ 模式生物 ” 来 表述 细胞重编程机制 : 每个细胞 都 好比一台电脑,生命个体就好比 一个局域网 ,社会就好比因特网,下面话题 暂且 抛开网络仅谈电脑系统与 iPS 细胞机制的问题 ; iPS 技术 一般采用逆转录病毒携带特定的转录因子基因导入细胞,打开部分全能性基因将“发育时钟拨回”产生类胚胎干细胞的发育全能性,随之而来发现 iPS 细胞似乎并不健康, 与 与胚胎干细胞想必 iPS 细胞中数百个基因存在异常表达 。 即便采用被整合基因诱导手段(如 miRNA ,小分子等) 依然 挥之不去表观遗传缺陷( epigeneticabnormallity ) 的 阴影; 而自然条件下,受精卵 ( zygote ) 必须经历胚胎发育过程才能逐步分化出不同的功能细胞和形成各种组织器官; 受精卵在胚性微环境 ( embryonicmicroenviroment ) 中经历了一个表观遗传清理和重构的过程,这个过程涉及到上万个基因的选择性开启或关闭( DNA 甲基化、甲基化,组蛋白乙酰化、去乙酰化, miRNA 表达等 ,还包括端粒修复 ),一些与发育全能性( totipotency )相关的基因被 选择性 开启,同时一些功能化( specialization )相关的基因被关闭,胚性微环境对生殖细胞的表观遗传特征 起到 “ 清零 ” 的作用 , 相当于按下了 电脑系统的重置( reset ) 键 ;在生殖细胞的发育和干细胞的分化过程中全能性或干性( stemness )相关基因随着细胞分化逐渐被关闭,而与细胞功能化相关的基因逐步被开启,这个过程如同电脑程序的初始化( initialize )和一系列功能程序的调用( callingprogramme ); 细胞分化( differentiation )如同一台电脑一步步调用程序模块, 受制于 电脑 处理器能力、总线数据传输、 内存 占用以及 程序间的冲突 等限制 无法执行更多的功能,如同干细胞分化 过程 逐渐失去干性; iPS 技术 跳过胚性微环境表观遗传重构过程将 已分化细胞 直接诱导去分化, 如同将一台成 已 调用许多功能程序的电脑不经过程序正常退出或系统重置,按 下 CTRL+ALT+DEL 调出程序管理器( ProgramManager ),强制性地关闭功能一部分程序的进程( Processes ),并开启一些初始化程序; 细胞的复杂程度堪比任何电脑巨型机,而一台小型机往往有成 百 上 千 个进程模块,在 强制 关闭一些主进程后还残留许多动态链接库文件( DLL ),这台电脑再去调用新的程序难免会有一些动态链接发生冲突,甚至造成死机、蓝屏(死亡),系统异常响应(病变),或停止响应外部命令输入进入持续自主运行状态(癌变); 由此不难理解 iPS 细胞为什么会保留对起始细胞的记忆和自体 iPS 细胞发生免疫排斥现象,试想用 iPS 细胞诱导分化出的血细胞如果表达一些成纤维细胞相关的蛋白会怎样呢? 另一方面, 动物 细胞与植物细胞不同没有细胞壁的锁定,在一定范围能够自行迁移, 进化过程中 动物之所以 选择 了 放弃细胞发育全能性,肿瘤的产生和迁移应该是不可回避的因素。 事实上,原癌基因与生命活动一些原始本能相关联, iPS 过程开启细胞的全能性同时会触发一些原癌基因,这些基因在非胚性微环境并处在不受约束的状态,也不难理解 iPS 细胞更强的致癌作用; 还有一个问题,生命现象被认为是远离平衡状态的 耗散结构 ,细胞通过 新陈代谢 与所处微环境 交换 信息、 物质和能量, 细胞通过 能量 的 耗散 形成 和维持的生物 体 有序结构 , 使 其 内部的熵降低。 细胞重编程 过程改变了 个体发育和细胞分化 的时空顺序, 细胞内基因被无序开启和关闭 无疑 造成了 表观遗传信息和细胞 功能 的 混乱, iPS 细胞相对于正常细胞是不是熵增大了?细胞的熵增往往被认为是病变、衰老和死亡。 大家不妨可以尝试按一下 CTRL+ALT+DEL 调用程序管理器,即便是电脑高手面对 PC 机对众多的进程有时也会不知所措,需要关闭和调用多少个进程才能完成 对 电脑的初始化?而人类目前 现有的 生物学知识对细胞中几万个可编码基因及非编码 DNA 序列认识有多少呢?
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质疑“细胞重编程教父”山中伸弥的科学严谨性
热度 4 sunsong7 2011-6-16 20:58
1. yamanaka缺乏科学实验基本功,所用供试样品细胞未经过分离纯化,是混杂的细胞群,还包括什么muse之类的... 2. 欺世盗名,把人造畸形细胞强说成是类胚胎干细胞:iPS仅仅激活了部分全能性基因,并未对起始细胞的表观遗传特征进行抹除,有意忽略iPSC的表观遗传缺陷... 3. 所谓“返老还童”根本没实现,全能性验证试验具有欺骗性,硬是把胚性微环境中表观遗传的重构说成是iPS的全能性... 4. 哗众取宠,任何有常识的人都知道转分化是条捷径,而yamanaka偏偏多此一举搞所谓“拨回发育时钟”... 5. Yamanaka从未作出过真正的重编程多能干细胞(iPSC),只是硬着头皮把“转基因技术”说成是“细胞重编程”... 6. 和黄禹锡如出一辙,骗取经费; 7. Yamanaka很具有日本人的传统性格,宁死不认错 ! 【小资料】诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)最初是日本人 山中申弥 (Shinya Yamanaka)于2006年利用 病毒载体 将四个 转录因子 (Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)的组合转入分化的体细胞中,使其 重编程 而得到的类似 胚胎干细胞 的一种细胞类型。2007年、2008年和2010年美国《科学》杂志都以iPS细胞倒转“生命时钟”为名将其评选为年度十大科学突破。 【名词解释】 细胞重编程(Reprogramming ) :对已分化细胞的表观遗传特征抹除和重构( refers to erasure and remodeling of epigenetic marks, such as DNA methylation , during mammalian development)。 转基因技术(Transgene):通过自然或其它基因工程手段将基因及遗传物质从一种生物体导入到生另一个生物基因组中(a gene or genetic material that has been transferred naturallyor by any of a number of genetic engineering techniques from one organism to another); 【寓言故事一】 “重编程”or“转基因”? 日本男孩Yamanaka偷了邻家的四粒花种(基因:Oct4, Sox2,c-myc 和 Klf4),拌上肥料撒到自家园子里(转基因),花园里长出了原先没有的新花品种(所谓iPSC),邻家找上门来质问,Yamanaka辩称:我只是给花园施了些肥(重编程); 【寓言故事二】中国男孩指着iPSC问yamanaka说:这家伙怎么不穿衣服? 【魔鬼词典】重编程多能干细胞(iPS cell)是被转基因、转RNA、转蛋白、转小分子、吃Vc、乏氧等折腾得想让干什么就得干什么的“老顽童”细胞; 【疑问】教父级人物弄出如此低级的错误是主观故意还是客观无能?iPS的概念有无学术底线?
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iPS大打折扣的一击
热度 5 KONGX 2011-6-14 04:21
很长一段时间,我一直认为 iPS 会成为未来治疗的潮流,一方面来源于皮肤成纤维细胞的诱导性多能干细胞可以分化成目的细胞,另一方面这是这种细胞不需担心免疫排斥,因为来源于自身。个人最钟情的(刚刚入睡的时候)是将 iPS 细胞诱导成造血干细胞,可以解决输血的危机,解决化疗放疗造成的造血障碍,另一个钟情的研究(睡着的时候)就是用 iPS 细胞治疗艾滋病,可以先定点变异个体成纤维细胞的 CCR5 基因(强大的细胞内遗传修复技术,酶介导的特异性遗传物质突变),分化并纯化淋系祖细胞,然后回输艾滋病患者体内,重建 HIV 打不垮的免疫系统。还有更多的想法,比侏罗纪公园的设计更超时代,比如采用 iPS 诱导分化的神经元细胞治疗神经元退行性疾病,比如 Huntington 病,帕金森疾病,这些可能梦里面不会出现,只会出现在 delusion 中。 Nature 上的三篇文章从根本上毁灭了我钟情的梦想, iPS 并不是想象的那么美好, iPS 并不能保持稳定的遗传特征,而是发生一系列的遗传学改变,这些遗传学改变是最不愿看到的,因为这些改变最终结果是不可控制的细胞增殖,换句话说,癌变。新英格兰的评价也很值得一看。 http://www.nejm.org/doi/pdf/10.1056/NEJMcibr1103052 1. Hussein SM, Batada NN, Vuoristo S, et al. Copy number variation and selection during reprogramming to pluripotency. Nature 2011;471:58-62. 2. Gore A, Li Z, Fung HL, et al. Somatic coding mutations in human induced pluripotent stem cells. Nature 2011;471:63-7. 3. Lister R, Pelizzola M, Kida YS, et al. Hotspots of aberrant epigenomic reprogramming in human induced pluripotent stem cells. Nature 2011;471:68-73 PS: 发 Nature 好像不是很难噢,只要会做 iPS (很多实验室掌握啊),另外就是有个遗传中心做做 CNV , EXOME 或则 WGS 。
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属于RNA的时代真的来了吗?
热度 1 JFXiang 2011-4-14 21:49
研究生生涯开始了快一年了,花了半年时间的轮转让自己进入了一个主旋律为“RNA”的实验室,和自己最初给自己定的cancer或cell signaling等领域相差了太多,不得不感叹世事难料啊! 同时也感觉自己很幸运,有一个很nice的导师,亲和、没有架子! 开始对于自己以后将要面对数年的号称“RNA”的东东是一无所知,没办法一点一点的看吧,学吧! 虽然自学习英语以来对它就不怎么感冒,但是也没有办法,讨厌的时候就上上网,看看科学网上的各家之说,也不失为一种乐趣!半年多过去了,一边打着酱油一边学习,越来越觉得自己稀里糊涂选择的方向越来越有意思,越来越感觉属于RNA的时代即将来临! 最近最让人兴奋的消息是有人成功地用miRNA诱导了iPS细胞的产生。 虽然这个消息对于自己来说也许并没有什么冲击,感叹的只是这一天来得太快了。 一些顶级期刊上早已一些关于ES中特异的noncoding RNA的报道,也有人有mRNA诱导过iPS细胞,姑且不论其实验是否具有重复性,这些研究都确确实实地或或多或少地说明RNA具有着强大而多样的功能,也曾想如果有人能够用noncoding RNA诱导iPS细胞将是一件激动人心的事情,孰不知这一天来得如此之快,唯一遗憾的不是用的long noncoding RNA。如果他们用的是long noncoding RNA,那将会是怎样的结果呢? 最初学生物课本就告诉我们,RNA有可能在进化上早于DNA和蛋白质,如果真的是那样的话它们将是DNA和蛋白质的最先,也就是说他们很可能只是将部分功能让DNA和蛋白去行使,而其本身才是正真的“幕后的老板”。 如果这些都是真的话,那么在这个深度测序引领领入的后基因组时代中RNA是否会成为真正的明星呢?是否会进入一个属于RNA的时代呢?让我们拭目以待吧!
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SCIENCE的10天民主
Eucommia 2010-12-15 14:42
ScIence 和 Nature 在国人心目中是具有同等的至高无上地位的圣刊,历年年底他们都要评出当年科学上的突破性进展,也就必然引起国人的瞩目,甚至会影响国家有关科学研究基金的导向。今年 Science 打破历年的惯例,不再闭门造车,而是要广开言路,听取科学家的意见,也算给我们这个被认为缺少民主的国家做做示范。 2008 年 Science 曾把诱导性多能干细胞( IPS )的研究推为当年的突破性进展,老朽曾因根据本人在植物中的研究,在本博客发过几篇对此类研究的评论性博文。所以对此问题一直很关心。另外虽对刘实这个科学狂人批评过,但对他的洞察力还是很欣赏很佩服的。而且我在植物中的科研结论与他的一些科研成果又有许多正好互相印证的不谋而合,所以也一直很关注他对 IPS 的批评。恰好,看到 Cell Stem Cell 发的证明诱导性多能干细胞在培养条件下发生染色体异常变化的论文及 Cell 发的相关新闻评论。这就使我想到这进一步证明了刘的有关文章。 12 月 9 日 看到 Science 就评选 2010 年科学突破性进展征求意见后,就写了篇《 Reprogramming out of the iPS detour 》,希望不要再将此类研究作为突破性进展。谁知此后不断有人写意见推荐刘实的有关发现。 12 月 13 日 一个署名 Adam 的以给 Science 编辑信的形式发表意见,说刘实的研究只是科学的侧流,不应该让侧流干扰主流科学,应把提名刘实的评论统统删掉。我看到后很生气,当即也给编辑写了信(没认真考虑和修改,英文有些蹩脚),亮明我自己的身份,问 Adam 是谁?指出如果编辑部只想听自己喜欢的意见,不想听取不同的意见,就将我们的意见删除。此后还是不断有提名刘实的意见发表。 12 月 14 日 编辑部以 Science Staff 的名义声明,欢迎每一个人参加讨论,希望保留每个人的意见。但此后就再也看不到新的意见发表。于是我就又写了篇题目为 The Breakthrough of the Year in Science: Does iPS stand for incorrect programming syndrome? 的评论意见想在今天放上去,但当发布时却显示出,每个评论不能超过 300 字,于是我就改成了 3 篇重发。这次虽发出了,但文后却出现了一行字 Message awaits moderator approval ,也就是说要经过管理人员审查后才能发布,这在以前是没有的。但等今天下午我再进去看时,不仅发评论的窗口不见了,连所有意见也不见了。看来是停止听取意见了,为什么不预告呢,这是人家的自由,人家的权利。 看来所有的民主和自由都不是不受限制的,连讨论科学上的突破性进展都如此,还用说其他的吗?美国的民主自由,英国的民主自由都有自己的标准,为什么别的国家非要按他们的标准呢? 附件是 Science 征求 2010 年科学突破性进展意见的专栏和我所记录下的所有评论的复印件,最后是我的三个没正式发布的评论。因我记录的最早的评论是 2010 年 12 月 6 日 ,故将题目定为 10 天民主。 Reader Opinions Name the 2010 Breakthrough by Science Staff | 60 comments (http://talk.sciencemag.org/nodes/btoy2010.html?s=ghp) Email Print | More Every December, our editors and News staff face the challenge of reviewing what science has accomplished around the world in the past 12 months, so as to select our breakthroughs of the year. The task is an invigorating one, providing a powerful reminder of both the enormous scope and the continual advance of science. Ardipithecus ramidus, reprogramming cells, and human genetic variation topped our lists in recent years. Now it's your turn: What would you dub the major scientific breakthrough of 2010? We're eager to hear your thoughts and will be sharing our picks with you soon! Comments ( Commenting Terms and Conditions ) These postings do not necessarily represent the views/opinions of Science . 2010/12/15 15:00成为空白 Keming Cui I say iPS is incorrect programming syndrome because it is indeed a syndrome of irresponsible research. As a botanist studying developmental biology for a life time and thus know some botanical cloning and reprogramming (if I can use these modern terms to characterizing our traditional studies) I found it is truly amazing that someone would rather call an neoplastic transformation as a regenerative reprogramming and regard cancerous cells as therapeutic cells. Fortunately, science is about searching for truth and truth will prevail eventually. Many studies revealing the true nature of iPS cells and iPS reprogramming have been published this year. Collectively these studies supported Dr. Lius discoveries on iPS cells and iPS reprogramming, even though they generally do not cite Dr. Lius PUBLICATIONS. Why? How could they do so? How could the journals allow them to do so? Finding out answers to the above questions may lead to a more profound breakthrough in science, a breakthrough lead to the establishment of responsible research. However, this breakthrough may not come this year but no one can stop its coming in the future. Period! Message awaits moderator approval 2010/12/15 , 9:02:45 Keming Cui We owe Shi V. Liu a big deal in breaking through iPS hype I have suggested that diagnosing iPS as incorrect programming syndrome is a breakthrough in science. Now I wish to say that it is not easy to reach this diagnosis which may still be refused by some iPS patients. However, history will show that diagnosis is absolutely correct and we owe Shi V. Liu a big deal in breaking through the iPS hype. Comparing what Dr. Liu has stated in his pioneering PUBLICATIONS and what others have discovered later, I found that Dr. Lius DISCOVERIES are not only very correct but also more insightful than all other studies reported in top journals! If Science Staff do not believe my assessment please spent a few days to read Dr. Lius PUBLICATIONS. I knew his PUBLICATIONS can be obtained free of charge and many people have already known his views on iPS in specific and cell life in general. Thus, if Science Staff still neglect Dr. Lius discoveries and even go ahead further promote flawed iPS research, a future breakthrough in science may come against Science when responsible research is demanded at all the levels, which I will continue in my part three of this long essay. Message awaits moderator approval 2010/12/15 ,9:02:07 Keming Cui The Breakthrough of the Year in Science: Does iPS stand for incorrect programming syndrome? Dear Science Staff, I agree with you 100% on your short but very clear request that contributors should keep their comments relevant to the topic of this year's breakthrough. What is this years breakthrough? What can be this years breakthrough as compared with or connected with previous breakthroughs? Let us recall what breakthroughs were made in Science recently. On the left side of this comment collecting window I saw 2008 Breakthrough of the Year: Reprogramming Cells. Apparently it refers mainly to the so-called discovery of iPS cells or iPS reprogramming. What are iPS cells and iPS reprogramming? Shi V. Liu concluded (as evidenced in many PUBLICATIONS collected at http://im1.biz/iPS.htm ) that iPS cells are NOT induced pluripotent stem cells but incorrectly programmed stem cells or man-made cancer stem cells. Thus, iPS reprogramming is essentially an incorrect programming syndrome. If that diagnosis is correct (which will be further argued in my next comment because of the space limitation here), then the CONFIRMATION of Lius discovery by others in this year is really a very relevant breakthrough in science for Science. Message awaits moderator approval 2010/12/15 , 9:01:31 標記 Science Staff We thank everyone for their contributions to this discussion, but urge people to please keep their comments relevant to the topic of this year's breakthrough. Thank you. 2010/12/14 , 8:04:38 Shapiro Another Set of Breakthrough Discoveries Arranged by Time For long time DNA/chromosome segregation has been regarded as a random process. However in early 1990s Dr. Liu has proposed that DNA/chromosome segregation should follow a regular pattern in that the older DNA template strand/chromosome is retained by the true mother cell while the younger DNA template strand/chromosome is distributed into the true daughter cells. He defines the true mother cell as the cell which has reproduced a daughter cell and often remains live to reproduce more daughter cells, base on his continuous tracking of individual bacteria and his pioneering discovery on bacterial cell life. However, Dr. Lius discovery was rejected for publication in many western journals he tried. Nevertheless his succeeded in publishing his discovery on bacterial life and also the above DNA/chromosome segregation hypothesis in 1999 Science in China. He further interpreted his findings in a series articles published in Logical Biology and, more importantly, in a patent application filed at 2000 and granted in 2004 by US Patent and Trademark Office. In 2005 Dr. Liu submitted to Nature a Hypothesis type article titled as Linking DNA aging with cell aging and combining genetics with epigenetics. Using in silico labeling, Dr. Liu depicted in very details the pattern of DNA/chromosome segregation during cell reproduction and also insightfully delineated the respective contribution of genetic and epigenetic factors to the inheritance and adaptation. Liu published this paper in Logical Biology (5:51-55, 2005) after rejection by Nature. Later Dr. Liu also published a paper entitled A theoretical framework for understanding biotic aging from molecule to organism in multicellular life (Logical Biology 5:109-116, 2005) which will prove to be one of his most significant publications and a historically landmark paper in biology. Tracking down later publications in mainstream journals I found that Dr. Lius discoveries very solid. These can be proved by comparing some high-profile publications appeared in some top journals including Nature, for examples: Armakolas, A., and A. J. Klar. 2006. Cell type regulates selective segregation of mouse chromosome 7 DNA strands in mitosis. Science 311:1146-9. Conboy, M. J., A. O. Karasov, and T. A. Rando. 2007. High incidence of non-random template strand segregation and asymmetric fate determination in dividing stem cells and their progeny. PLoS Biol 5:1120-1126 Falconer, E. et al. 2010. Identification of sister chromatids by DNA template strand sequences. Nature 463: 93-97. However, my view may be biased. Thus, I encourage people to read these publications and compare them with Lius earlier publications and then voice some opinions here. 2010/12/14 , 5:42:14 dxyue After reading the references posted in the previous comments, I believe that Dr. Shi Liu should be given priority and be recognized for his pioneering work, which was published as early as 1999 then confirmed by Ackermann et al. 2010/12/14 , 3:39:09 HuaKe I am a scientific friend of Dr. Liu since 1983 when we were graduate classmates and know many detailed sides of his discoveries and, more importantly, his frustrations in communicating his discoveries to the mainstream. After decade of rejections by western journals of his fundamental discovery in life science - the breaking of the cell division dogma - he followed my advice by seeking review from a different peer group - the Chinese scientists in the mainland of China. His paper, based on ones rejected by Science, Nature, and PNAS, was reviewed in China for over one and half year and then accepted. After the acceptance of his English version, the editor invited him to translate the accepted English version into Chinese. Thus, his landmark paper on bacterial life was published in both English and Chinese in 1999 in Science in China - Life Science. That discovery, in my view, deserves a Nobel Prize. To further communicate his discovery to wide readership and to promote freedom and constructive debate in scientific communication Dr. Liu launched the world-first (I believe) open-access scientific journal that is also open for unrestricted post-publication peer and public review and comment. He named the journal as Logical Biology because he realized that many biologists have been occupied with tiny details of data but lost big picture of logic and thus often see trees but lose sight of the forest. He published a Correspondence in Nature (I forget the citation for it) to make this revolution in scientific publishing known by outside world. Later I actually saw some other scientists published their often ground-breaking discoveries in Logical Biology. I think Science has done a great thing by asking opinions on nomination of the Breakthrough of the Year. I just wish that the actual selection process will indeed consider the opinions expressed by the various readers. Let us hope a real breakthrough will indeed happen in Science! 2010/12/14 , 1:13:01 Ray ZHANG I belive that tumors grow their own blood vessels is false !....the vessels may be derived from the residual normal stem cell in the tumors? 2010/12/13 , 23:16:28 UFO Revolution in scientific publishing yields fruitful results Recently I read some articles on open review in some traditional journals. However, as far as I know, a double open (open-access and open-review) scientific publishing model has been implemented by Logical Biology a decade ago ( http://logibio.com ). Actually, there was a Correspondence by Shi V. Liu in Nature (403: 592, 2000) which specifically call for dramatic change in scientific publishing. Ten years have passed. I found Logical Biology and other Truthfinding Cyberpress (TFCP) journals ( http://im1.biz ) actually published many ground-breaking discoveries that were only being confirmed in some incomplete fashions by publications in some traditional top journals. TFCP journals also published a lot of insightful articles criticizing the scientific mistakes and ethical problems in publications appeared in other journals, often after the rejections of these criticisms by the other journals. If one pays respect to true discoveries and genuine knowledge one may find that the best science may be found in some sidestream of scientific publishing. Seeing is believing. Go to some revolutionized publication platforms for scientific communications and to see the true front-line of scientific research. 2010/12/13 , 12:21:52 新潮 Revolution in scientific publishing yields fruitful results Recently I read some articles on open review in some traditional journals. However, as far as I know, a double open (open-access and open-review) scientific publishing model has been implemented by Logical Biology a decade ago ( http://logibio.com ). Actually, there was a Correspondence by Shi V. Liu in Nature (403: 592, 2000) which specifically call for dramatic change in scientific publishing. Ten years have passed. I found Logical Biology and other Truthfinding Cyberpress (TFCP) journals ( http://im1.biz ) actually published many ground-breaking discoveries that were only being confirmed in some incomplete fashions by publications in some traditional top journals. TFCP journals also published a lot of insightful articles criticizing the scientific mistakes and ethical problems in publications appeared in other journals, often after the rejections of these criticisms by the other journals. If one pays respect to true discoveries and genuine knowledge one may find that the best science may be found in some sidestream of scientific publishing. Seeing is believing. Go to some revolutionized publication platforms for scientific communications and to see the true front-line of scientific research. 2010/12/13 12:17:04 訪客 Revolution in scientific publishing yields fruitful results Recently I read some articles on open review in some traditional journals. However, as far as I know, a double open (open-access and open-review) scientific publishing model has been implemented by Logical Biology a decade ago ( http://logibio.com ). Actually, there was a Correspondence by Shi V. Liu in Nature (403: 592, 2000) which specifically call for dramatic change in scientific publishing. Ten years have passed. I found Logical Biology and other Truthfinding Cyberpress (TFCP) journals ( http://im1.biz ) actually published many ground-breaking discoveries that were only being confirmed in some incomplete fashions by publications in some traditional top journals. TFCP journals also published a lot of insightful articles criticizing the scientific mistakes and ethical problems in publications appeared in other journals, often after the rejections of these criticisms by the other journals. If one pays respect to true discoveries and genuine knowledge one may find that the best science may be found in some sidestream of scientific publishing. Seeing is believing. Go to some revolutionized publication platforms for scientific communications and to see the true front-line of scientific research. 2010/12/13 , 12:16:14 Dr. Honest Some people have expressed their support for nominating Dr. Shi Lius fundamental discovery in cell biology as the Breakthrough of the Year. I think, at the science level, all of the mentioned biology discoveries made by Liu are outstanding and have far-reaching implications. However, as a clinician, I felt most excited by Dr. Lius discovery on cancer, especially his unique view on the multigenesis of multisite cancer. This is because it has profound implications with the treatment options for the patient and may change the outcome of the therapy. The conventional view of regarding most if not all the multisite cancer as a result of metastasis has mandated aggressive whole body chemotherapy or radiation therapy once a primary (may not be true primary) cancer is found. However, our direct observations and some studies have shown that the outcome of patients accepting such treatment may not be better than those who did not go through this harsh treatment. If the (primary) cancer first detected is not the source of future spreading but an early and easy detection of some multigenerated cancer which may be rooted to some mutations in stem/progenitors cells already scattered in the different body parts over the development, then we really need to think what would be the best way to treat cancer patients. One thing that we have learned now is that cancer stem cells often resist conventional chemotherapy and can even come back more aggressively once the normal cells/immune system is jeopardized by the non-discriminating killing of all reproducing cells by the concessional chemotherapy. I would like to nominate an old discovery of Dr. Liu published in 2008 in Biology Direct as the Breakthrough of this Year because, if one read some recent publications in top journals carefully, one should realize Lius theory or hypothesis makes more sense and shed more light on some enigmas in cancer research. For reference of Dr. Lius original discovery on this, please read: Occurrence of cancer at multiple sites: Towards distinguishing multigenesis from metastasis (Biology Direct 3: 14, 2008; http://www.biology-direct.com/content/3/1/14 ) 2010/12/13 , 11:44:42 Keming Cui Dear Science Editors, I am retired professor from Peking University, China. Who is Adam? Be divided into mainstream science and sidestream science what oneself is absurd. In those early years Mendel and Darwin once were the sidestream scientists in those early years science as well, but the history prove that they are great real scientists. If you if want to listen to you love to listen to, presses Adam to say of do, chase our opinion deletions. 2010/12/13 , 9:08:43 標記 Adam Breakthrough of the Year: Is mainstream science being overflowed by sidestream science? Dear Science Editors, It is amazing that several comments appeared in this serious website have might have played an amusing Liu symphony. Please check if all these different comments were sent by one man. If that was true, then there might be a spammer going around. If that is not true, then this may reflect a situation that the dam protecting mainstream science is being eroded by sidestream science. What should Science do now? Block this erosion? Or Let the sidestream science overrun the mainstream science? I think Science is at a very critical and also dangerous moment. If the science running in the sidestream contains more truth than that pushed in the mainstream, blocking the break-in of this sidestream in front of millions of web watchers would be a high-risk action. But let the sidestream flood the mainstream, then a breakthrough in science is really happening before our eyes. 2010/12/13 , 5:14:47 popo Dear Science Editors, I am an undergraduate student in China and got to know Dr. Shi Liu two years ago via his blog articles on iPS reprogramming at a very popular stem cell communication website in China ( http://www.stemcell8.cn/forum.php ). I found his criticisms on some flawed research in iPS reprogramming interesting. By digging into his publications, I found that his capability of seeing through the hype in iPS research is well based on his solid discoveries on cell life including stem cells ( http://im1.biz/StemCell.htm ). Also, his idea on cell divisions is quite interesting and insightful. At least it really changed the way I think of cell life and also lead me to reach a balanced view on iPS cells. We may not agree with all of his ideas, but we will defend to death his right to express his ideas. In the world of science, the solely rule is truth rather than fame and position. Nobody is always right, even Newton and Eistein had mistakes and bad ideas. iPS is a newly emerging field, at present, it is difficult to gauge how it will develop in the future. Thus, criticism from the minority like Dr. Liu shuld be respected. Li 2010-12-12 , 19:19:11 Ray ZHANG direct transdifferentiation in vivo, hoping the future stem cell therapy will not transplant the foreign stem cell... 今天 , 7:14:21 Best Biology I am a layman to biology. However, by reading many articles in LIU shi ( 刘实 )s very popular blog in Chinese ( http://blog.sina.com.cn/im1 ), I am convinced that his key discovery on cell life cell cannnot be divided but is reproduced is the most significant discovery in life science. However, that discovery may not be suitable for the honor of The Breakthrough of the Year becauase is is a breakthrough of centuries. Just think about how far we need to go back to correct the textbooks in biology! 2010-12-11 , 2:20:51 Science from China Just found: Science in China leading Science on bacterial aging research Dear Editors of Science: Several comments (seem very solid) have introduced Dr. Lius discoveries on iPS cells and iPS reprogramming and wished to convince people to accept a claim that it is Dr. Luis original discoveries that have changed the course of iPS research. I am not sure other people in the field would be willing to accept this and thus ask Science to be careful in reaching a decision. At a minimum, Science editors should read Dr. Lius publications and compare them with other publications to see if the later discoveries were truly some repeated discoveries (with more data) of Dr. Liu original discoveries (based on his analysis of previous published but limited data). More importantly, I urge editors to use a correct definition on discovery and respect insightful discoveries made without great cost and even before the availability of the rich data. Please think of the discovery of double helix for DNA and the importance of theoretical discoveries in science. However, on the studying of bacterial aging, I found that Dr. Liu is indeed a true pioneer. This is because I have just found that his much insightful discovery on this topis was published in 1999 in Science in China a peer-reviewed top journal in China and his publication appeared in both the English and the Chinese editions of the journal. Thus, his discovery in this field is even years earlier than the so-called first discovery published in Science in 2003 and PloS Biology in 2005. I also leant that Dr. filed a patent in 2000 based on his discovery and that patent was granted in 2004 by the US PTO. How could the whole western world miss such a very important discovery published in China?! I am wondering and outraged. See references: Liu, S. V. 1999. Tracking bacterial growth in liquid media and a new bacterial life model. Science in China (Series C: Life Science) (Chinese) 29:571-579. Liu, S. V. 1999. Tracking bacterial growth in liquid media and a new bacterial life model. Science in China (Series C: Life Science) (English) 42:644-654. Liu, S. V. 2004. Method and apparatus for producing age-synchronized cells. US patent US6767734B Ackermann, M., S. C. Stearns, and U. Jenal. 2003. Senescence in a bacterium with asymmetric division. Science 300:1920 Stewart, E. J., R. Madden, G. Paul, and F. Taddei. 2005. Aging and death in an organism that reproduces by morphologically symmetric division. PLoS Biol 3:295-300 訪客 The turning point of iPS research From beginning, iPSCs have been regarded as induced pluripotent stem cells that are indistinguishable from embryonic stem cells (ESCs) and thus can be ethically and safely utilized for regenerative medicine. However, an alternative view has been expressed in publications (see titles listed at http://im1.biz/iPS.htm ) that iPSCs are incorrectly programmed stem cells and thus can be distinguished from ESCs. It was further pointed out that iPSCs are man-made cancer stem cells (mm-CSCs) and can cause cancer upon transplantation. Now distinctions between iPSCs and ESCs are found in many aspects. The cancer risk of iPSCs has also been increasingly recognized. A very recent publication in Cell Stem Cell (7: 521-531, 2010) demonstrated the chromosomal aberrations in human iPSCs that are present in early passages and thus likely originated from the parent cells. Thus, iPS research may finally come to a turning point. Instead of being treated as the fountain of youth for regenerative medicine, iPSCs may serve as models for cancer research. Let us learn from what Yamanaka did in Science on August 1, 2008. He publically thanked Shi V. Liu (see Science 321:641, 2008; http://www.sciencemag.org/content/321/5889/641.full ) when he learnt some criticisms (rejected by Science but published in Logical Biol.8: 57-61, 2008). He even went on reporting cancer risk of his own iPS cells (see for examples, Nature Biotechnol. 27: 743-745, 2009 and PNAS 107: 14152-14157, 2010). Let us turn cancerous iPSCs for some really good use. 2010-12-10 , 15:32:29 Keming Cui Reprogramming out of the iPS detour I am a botanist, but watching closely the development of iPS and cell reprogramming research I am very happy to see that, after spending four years in a huge detour in the iPS track, cell reprogramming is now back to some straight ways. Looking retrospectively, I think we all should thank one man: Shi V. Liu. This is because he is the only single person who has fight very hard against a huge hype in iPS research and made all the discoveries on the true nature of iPS cells and iPS reprogramming. All the later experimental observations at most serve as some kinds of confirmations of his insightful pioneering discoveries. To verify this, one just needs to click this link http://im1.biz/iPS.htm and reads articles published by Shi V. Liu and then compares his publications from Truthfinding Cyberpress with later publications in the top journals. From a botanic point of view, dedifferentiation, redifferentiation and transdifferentiaon are some normal ways of plant life. But reprogramming a differentiated cell all way back to undifferentiated state and then differentiated to a desired cell is not only a waste of energy but also an opportunity for introducing abnormality. Our past experience in studying plant has taught us how easy it is to induce a normal cell via dedifferentiation into callus which is similar to the cancer cell in animals. Therefore, I fully understand Shi V. Liu 's views and found it is hard to believe that his very correct views have been intentionally neglected by animal cloners and cell reprogrammers. History does repeat sometimes. I remembered the Breakthrough of the Year in 2006 was The Poincar ConjectureProved (Science 314: 1848-1849, 2006). But that breakthrough research was published four years earlier in a non-peer-reviewed web archive called arXiv which even has no impact factor. 2010-12-10 , 11:42:36 標記 Responsible Science The real Breakthrough of the Year is the significantly increased retractions by CNS which stands for Correcting Non-sense in Science. 2010-12-10 , 10:59:50 訪客 Solving the structure of eukariotic ribosome is a pretty major discovery. 2010-12-10 , 0:42:22 訪客 Tumors grow their own blood vessels. 2010-12-09 , 10:00:55 訪客 arsenic life 2010-12-09 , 5:48:31 webber Dennis Lo: detecting fetal DNA in maternal blood 2010-12-08 , 21:19:30 kos Nyerges Synthetic genome controlled cell by JCVI 2010-12-08 , 19:07:29 訪客 The discovery of the enzyme Tet1 for the synthesis of 5 methyl-hydroxy cytosine by Aravind, Anjana Roa and colleagues (published in Science) is likely to open up new possibilities by acting as the sixth base in addition to A, T, G, C and meC. I think this is a fundamental discovery! Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine in mammalian DNA by MLL partner TET1. Impaired hydroxylation of 5-methylcytosine in myeloid cancers with mutant TET2. 2010-12-08 , 15:02:10 訪客 I don't know - something about extrasolar planets ? 2010-12-08 , 4:42:12 訪客 Quantum Physics Breakthrough: Scientists Find an Equation for Materials Innovation ScienceDaily (Feb. 26, 2010) Princeton engineers have made a breakthrough in an 80-year-old quandary in quantum physics, paving the way for the development of new materials that could make electronic devices smaller and cars more energy efficient. 2010-12-08 , 4:40:42 訪客 Quantum Entanglement Achieved in Solid-State Circuitry - Jan 12, 2010 2010-12-08 , 4:39:42 Kim Dudzik Oxygen on Rhea? Totally amazing. My personal pick for breakthrough of 2010. 2010-12-07 , 12:32:26 Rafael Roesler 1) Exposure to an enriched environment reduces cancer growth through a BDNF-dependent mechanism (Cao et al. http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(10)00565-9) 2) Brain tumor stem cells give rise to endothelium (Wang et al., http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature09624.html) 2010-12-07 , 6:37:22 訪客 Last week's anouncement of aging reversal in the mouse 2010-12-06 , 9:30:00 說讚的人 訪客 Kevin It has to be the ability to look at a persons genes and figure out if they will live a long life. I can't wait to find out how long I will live! 2010-12-06 , 4:50:25 說讚的人 訪客 Ankur Sharma No doubt Synthetic life by Craig Venter 2010-12-06
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干细胞的“往日情怀” iPS still sings “ the way we were”
热度 1 GumpForrest 2010-9-10 23:34
干细胞的往日情怀 iPS still sings the way we were 细胞有记忆吗? 作为一个完整的生物个体,记忆是其应对周围环境、维持生存的所必要的基本功能。对高等生物而言,记忆学习的基础。那么作为生物体基本构成单元的细胞是否也有记忆呢?答案是肯定的,但是,此记忆非彼记忆也。对于复杂的多细胞生物或高等生物而言,记忆常由特化的专门组织或器官来完成,如神经系统,其过程极其复杂,不是这里要讨论的。细胞的记忆则是由自己独立完成,它主要通过给基因挂上各种形式的记忆标签来实现的,这些标签又被称为表观遗传学信息。 我们知道,对于有性生殖的多细胞生物,机体的每一个不同的细胞都是来源于一个共同的祖先 - 受精卵,受精卵经过分裂和分化,形成各种组织细胞,最终组合成一个完整的个体。受精后 3-5 天形成的胚胎(又称囊胚)囊内的每一个细胞都可以单独发育成一个完整的个体,这就叫发育的全能型,或分化的全能型。能分化形成新的组织细胞类型的细胞,就是干细胞。当然,能够自我更新也是称之为干细胞一个必要的条件。干细胞是生命的原始种子细胞,在体内可以形成为各种组织细胞甚至器官和完整的生命体,因此具有潜在巨大的生物医学价值。 经过漫长和复杂分化历程形成的各种组织细胞的命运最终被定格:或是肌肉细胞、或是皮肤细胞等,细胞牢牢地记住了自己的分化经历,并终生严格维持自己最后的身份,而这些记忆是以表观遗传学信息形式储存。命运似乎不能任意改变的,这就是人们一直认为的分化过程是不可逆(而在植物,分化过程是可逆的,因此可以将植物任何部位的组织切下一块形成完整的植株)。这一观念直到 1997 年克隆羊多莉诞生才被彻底扭转。克隆多莉羊的技术被称为核移植技术,就是从供体羊(多莉的父亲或母亲)的身体取出单个体细胞,将细胞核吸出,移植到去除细胞核的卵子,让体细胞的细胞核载在卵子的细胞浆中逐渐忘掉分化过程所形成的成长记忆,将记忆回零以便重新开始,又叫重新编程。鉴于细胞核移植还涉及卵子的来源和使用,也一定程度存在伦理因素的制约。 于此同时,科学家们开始尝试用分子生物学方法直接对体细胞进行重新编程,使其回归到胚胎干细胞的状态。这在一开始被看做是不可能实现的任务( impossible mission ),日本的山中伸弥实验室是最早啃这块硬骨头的人。 2007年,日本的山中伸弥实验室和随后美国 Thomson 实验室分别宣布通过组合特定四种控制细胞增殖和分化的基因人为表达实现将体细胞 ( 普通皮肤细胞 ) 成功地转化为干细胞的方法,被称为诱导多功能干细胞,又名 iPS (Induced pluripotent stem cell) 细胞。 iPS 技术绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍,因此在医疗领域的应用前景非常广阔,于是 iPS 研究一时风起云涌,成为生物医学研究的最前沿热点,诱导技术在不断发展和成熟,先有基因转染,到后来的蛋白因子鸡尾酒,再后来又有华裔科学家丁盛的化学小分子组合技术等等。 仅管各个实验都声称有通过各种方法诱导获得的干细胞和胚胎干细胞完全一样,但是人们仍然会心存疑虑:体细胞的原有记忆是否真正被完全抹去,可以完全重新开始?因为残存的记忆会引导或干扰干细胞的分化行为,恰如一个有着长久偷窃行为记忆的人可能不自觉地会对别人的口袋感兴趣;而一个有着毒品成瘾记忆的人可能在绝望或沮丧时可能更容易想到毒品。在 7 月 19 日 Nature 和其姊妹期刊 Nature Biochenology 分别发表了来自美国多个不同实验室的研究结果,证实了这个担忧并非杞人忧天。 首先,由哈佛的学和约翰霍普金斯大学的两个著名实验室合作,比较了早期 iPS 和体细胞核移植获得的干细胞在表观遗传标记上的变化,如 DNA 上的甲基化,结果发现,早期的 iPS 细胞仍然残存一定数量的甲基化,说明 iPS 憨部分保留着原有的记忆,而这些表观遗传学记忆必定影响细胞的分化过程中的行为。 另外发表在 Nature Biochenology 的是由多大六个实验室的合作研究的结果。该研究比较了不同组织来源的体细胞在经过标准的诱导方法获得 iPS 后在分子水平和分化行为上的差异。细胞的特征和功能取决于其多种基因的表达状态(表达或不表达,或表达水平),而这些基因的表达状态就是细胞的基因表达谱,相当于细胞的脸谱,基因芯片技术是描述细胞脸谱的一个主要技术。该研究发现:不同来源的细胞制成的 iPS 基因表达谱差异很大,说明这些细胞还都保存着过去的记忆。将这些不同细胞来源的 iPS 在培养瓶内进行诱导分化实验,结果发现, iPS 倾向于分化成它们原有的、或谱系接近的细胞类型,例如,从造血细胞来源的细胞诱导形成的 iPS 在培养瓶内很容易就可以诱导分化成造血来源的细胞,但很难形成神经系统的细胞。也就是说这些残存的记忆更容易引导这些细胞想到或回到过去的往日情怀( The Way We Were )。 iPS 的往日情怀是阻碍其多向分化的障碍,这两篇报道着也实让我们虚惊了一场。所幸的是,这种记忆也并非多么顽固。时间可以淡化或抹去记忆:如果把 iPS 在培养瓶中再继续培养几星期,或者几个月,那么他们原来的记忆印迹就将逐渐消失,恰如芭芭拉 . 史翠珊所唱歌词中期望的:让时间重写记忆,让一切重新开始。 iPS 的前景依然是光明的,虽然还有很长路要走,而干细胞向实际应用可能还有更长的路要走。期待着这么一天,成熟的干细胞技术的能帮助那些饱受病痛折磨的人们驱走梦魇,重新开始。 文章链接 http://www.nature.com/nature/journal/vnfv/ncurrent/full/nature09342.html ( http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/abs/nbt.1667.html ) The Way we were memories light the corners of my mind misty water color memories of the way we were scattered pictures of the smiles we left behind smiles we gave to one another fore the way we were can't it be that it was all so simple then or has time rewritten every line and if we had the chance to do it all again tell me would we, could we memories maybe beautiful and yet what's too painful to remember we simply choose to forget so it's the laughter, we will remember whenever we remember the way we were
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诱导多能干细胞(iPS)的研究热点和潜在应用
toptip 2010-8-17 06:50
NIH 四月份宣布要从紧张的经费中拨款,筹建诱导多能干细胞( iPS , Induced Pluripotent Stem Cells )中心。最近NIH也许因为在招人,我 比较密集地听了一些 iPS 相关的讲座,所以想稍微总结一下,给有生物背景的科学工作者增加一些印象。 细胞核转移技术诞生的多利羊曾经在中国掀起一阵克隆热。 iPS 技术的诞生则大大地更进了一步,它直接证明,用四个转录因子就可以让终末分化的体细胞回到原初的多能干细胞状态。 iPS 不仅在生物学理论上有突破,在伦理学上绕过了胚胎干细胞,在实际应用上它也具有非常大的潜力。 Cell Based Therapy: 在异体细胞或者器官移植过程中,免疫排斥一直是个难题。理论上自身的体细胞(比如皮肤细胞或者血液细胞)可以在体外重编排成 iPS 细胞,而 iPS 细胞具有多能性,它能分化成任何其它组织特异性的终末分化细胞(比如神经细胞)或者干细胞,这些细胞如果移植到自身体内,则基本上不会产生免疫排斥的问题。通过移植功能性的细胞(或干细胞),有可能使组织的损伤得到修复更新。比如一些退行性疾病,心脏病,脊柱损伤等就有可能得到治疗。 iPS 细胞治疗的一个好处是,一些有遗传缺陷的细胞可以在体外修复,然后重新植入体内来修复组织或者器官。 Disease Modeling: 在体内,胚胎初期的干细胞分化出三胚层,胚层再分化成各种各样的细胞。在体外,多能干细胞能很大程度上重演这个过程。以往研究一个疾病的成因,需要依赖老鼠的模型,而老鼠建模本身很困难,模型和实际的人的疾病也可能相差甚远。直接用病人的的细胞在体外重编程为 iPS 细胞,然后让 iPS 细胞分化成相关的有疾病的细胞,用正常 iPS 细胞做对照,观察这个过程中病人的 iPS 有哪些缺陷,发生哪些变化,可以为了解这个疾病的发生提供新的工具。除了体外观察以外,疾病相关的 iPS 植入没有免疫力的小鼠,还可以在体内观察这些变化。 Drug Screening :干细胞的一个特点是可以在体外无限增殖。大规模药物筛选通常需要很多细胞, iPS 细胞(以及它分化的细胞)是想要多少就可以提供多少。另外疾病特异的 iPS 细胞本身就是筛药的目标。比如来自 spinal muscular atrophy 的 iPS 细胞可能因为某个蛋白的表达下降导致它分化成神经干细胞的能力下降,那么就可以筛选提高 iPS 这个蛋白表达水平的药物,看它能否 rescue 这个 iPS 的分化能力。这个药物本身也许就能改善 spinal muscular atrophy 。 Personalized Medicine 。如前所述,来自于自体的 iPS 细胞可以在体外无限增殖。某些药物只针对某些人群有用,而对另外的人群不仅没有治疗作用而且有副作用。 iPS (以及它分化的细胞)就可以为药物的分型提供帮助。另外,个人化的细胞治疗本身也应该属于 Personalized Medicine 范畴。 因为 iPS 具有非常广泛的而且在某些方面优于胚胎干细胞( ES , Embryonic Stem Cells )的应用前景,有关这个技术本身的基础研究也在如火如荼地展开。 iPS 细胞多大程度上等同于 ES 细胞。除了它们都表达一样的多能性的 marker 外,有人做过它们全基因组表达谱的比对。 iPS 细胞和 ES 细胞的差 异约等于两个不同的 iPS 细胞克隆的差异,证明 iPS 几乎与 ES 细胞相同。而 动物所周琪组利用 iPS 细胞培育出小鼠个体,则最终证明 iPS 细胞和 ES 细胞具有一样的多能性 。 那么 iPS 细胞是不是完全和 ES 细胞一样呢?也不是。还是有少量基因表达不同,一些在基因组上表观遗传( epigenetic )的修饰有差别,分化成某个细胞系的能力也有强有弱。 iPS 还带有原细胞的记忆,比如来自血液细胞的 iPS ,相比于来自于成纤维细胞的 iPS ,它就更容易重新分化成血液细胞 。这些记忆可以通过持续传代培养,或者一些表观遗传相关的药物处理逐渐消失。 iPS 细胞的来源。什么细胞最容易重编排成 iPS ?要用 iPS 细胞修复受损的心脏细胞,是不是来源于心脏细胞的 iPS 更好用?最近有报道取点血样就可以做成 iPS ,以后就不用动手术取皮肤组织什么的了 。 iPS 重编排的机理。现在做各种细胞信号通路的, small RNA 的,转录因子的,表观遗传的,都从各个不同角度研究这个 reprogramming 的机理,还有 iPS 自我更新,增殖,分化的机理。 提高诱导 iPS 的效率。现有的诱导 iPS 的方法效率很低,且这四个转录因子一直过表达的话都有致癌嫌疑且可能会影响后续的分化能力。 Scripps 研究所的丁胜实验室在这一方面处于领先地位。他用功能性的蛋白质取代过表达的四个转录因子,也取得了成功。蛋白质因为在诱导 iPS 后会慢慢降解,所以大大降低了致癌可能性 。最好的办法还是用小分子来诱导。小分子随时可以撤走,方便简易成本低。现在两个转录因子加小分子就可以诱导 iPS ,我预计不远的将来,四个转录因子都会被小分子取代,且诱导的效率会大大提高。 iPS 致癌性的原因。 iPS 技术的发明者 Shinya Yamanaka 现在就在研究如何区分好的和不好的(致癌的) iPS 细胞。通过发现好坏的 marker ,用 FACS 分选纯的好 iPS ,致癌性有可能大大降低。 Transdifferentiation 。分化的体细胞 -iPS- 分化的其它细胞的路线用时比较长,人们预计一种类型的细胞可能可以跳过多能干细胞这一环直接转分化成另一类型的细胞,这个设想已经实现。 iPS 细胞的分化。做细胞治疗用到的可能是 iPS 细胞, iPS 分化成的干细胞,也可能是功能性的终末分化细胞。 iPS 在体外高效地分化成组织特异性的细胞在某些细胞系已经得到实现,比如会跳动的心脏细胞,会放电的神经细胞,但是还有很多细胞系没有实现。筛选能促使、促进细胞分化的小分子,现在也是研究的重点。同样的,这些小分子在体内可能就能够直接帮助缓解某些疾病。 iPS 技术发明不是很久,它是生物学这么多年研究新出现的一个让人兴奋的热点,中国现在快速跟进抢占山头很有必要。在不远的将来,我预计胰岛素依赖的糖尿病(通过 iPS 分化出能产生胰岛素的 B-cell 并作细胞移植),白血病(通过 iPS/ES 重建血液系统)有可能得到根治。癌症治疗投资如此巨大,研究这么多年尚没有突破性的进展,如果 iPS 短期内能彻底攻克一两个现在看来比较容易的病症,那么 iPS/ES 的研究还会继续加温。 另外本人随机想到:成体终末分化的细胞能逆分化成多能的(全能的)干细胞,为什么不能诱导出组织特异性的类似于成体干细胞的细胞?比如用血液细胞诱导出血液干细胞,还有肌肉干细胞,皮肤干细胞,神经干细胞等等。理论上这个部分逆分化应该比完全的逆分化更简单。我预计,通过研究维持成体干细胞多能性的转录因子的研究,有可能在不远的将来会实现这个设想。 NIH 了解干细胞基础的报告: http://stemcells.nih.gov/info/2006report/ NIH 最近有关 iPS/ES 讲座的免费视频: http://videocast.nih.gov/summary.asp?Live=9470 http://videocast.nih.gov/summary.asp?Live=9447 http://videocast.nih.gov/summary.asp?Live=9450 References: 1. Ebert, A.D., Yu, J., Rose, F.F., Jr., Mattis, V.B., Lorson, C.L., Thomson, J.A., and Svendsen, C.N. (2009). Induced pluripotent stem cells from a spinal muscular atrophy patient. Nature 457 , 277-280. 2. Zhao, X.Y., Li, W., Lv, Z., Liu, L., Tong, M., Hai, T., Hao, J., Guo, C.L., Ma, Q.W., Wang, L., et al. (2009). iPS cells produce viable mice through tetraploid complementation. Nature 461 , 86-90. 3. Kim, K., Doi, A., Wen, B., Ng, K., Zhao, R., Cahan, P., Kim, J., Aryee, M.J., Ji, H., Ehrlich, L.I., et al. Epigenetic memory in induced pluripotent stem cells. Nature. 4. Staerk, J., Dawlaty, M.M., Gao, Q., Maetzel, D., Hanna, J., Sommer, C.A., Mostoslavsky, G., and Jaenisch, R. Reprogramming of human peripheral blood cells to induced pluripotent stem cells. Cell stem cell 7 , 20-24. 5. Zhou, H., Wu, S., Joo, J.Y., Zhu, S., Han, D.W., Lin, T., Trauger, S., Bien, G., Yao, S., Zhu, Y., et al. (2009). Generation of induced pluripotent stem cells using recombinant proteins. Cell stem cell 4 , 381-384. 6. Shi, Y., Do, J.T., Desponts, C., Hahm, H.S., Scholer, H.R., and Ding, S. (2008). A combined chemical and genetic approach for the generation of induced pluripotent stem cells. Cell stem cell 2 , 525-528.
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《环球科学》2010年第6期精彩导读
songshuhui 2010-5-30 15:39
Steed 发表于 2010-05-30 9:49 【封面故事】 干细胞治疗 用你的细胞定做器官 撰文 康拉德霍舍得林格(Konrad Hochedlinger) 从你身上提取一个皮肤细胞,把它转变为干细胞,再诱导分化为所需要的任何组织和细胞,然后替换掉你的病变组织干细胞治疗的突破,不但能让这样近乎科幻的场景成为现实,还可以让科学家修改遗传突变,剔除致病基因,从根本上消灭疾病。 iPS细胞研究简史 撰文/褚波 【热点追踪】 高铁革命 撰文/斯图尔特F布朗(Stuart F. Brown) 这是一个高速铁路大跃进的时代,在欧洲、日本和中国,陆续建成的高铁正不断刷新列车运行速度的记录。美国也决心后来居上,大力发展高铁,他们将选择何种技术,能创造出新的纪录吗? 高铁在中国 本刊记者 申宁馨 【发明前线】 数字诊断 撰文/迈克梅(Mike May) 病理学的落后让人震惊:直到今天,我们还不得不沿用一百多年前的老方法,通过显微镜观察组织切片来进行诊断。这种方法费时费力,还容易出现主观判断错误。好在,基于计算机系统的新技术可以让医生摆脱显微镜,从而更快、更精确地诊断疾病。 【环境】 褐变的北极 苔原和森林在消失 撰文/马修斯图姆(Matthew Sturm) 这是一个关于白色、绿色和褐色的故事:全球变暖不但让北极的冰层融化,也让灌木大规模侵入苔藓和地衣生长的地区;而苔原也开始向北迁徙。北极开始重新着色:苔原在变绿,长出越来越多的灌木;而原本绿色的北方森林却渐渐变成褐色因为全年变暖之后的干旱、火灾而褐变。这样的色彩故事,也发生在世界各地的高海拔地区,并将加剧全球变暖。 【医学健康】 你不了解的盲视力 撰文/比阿特丽斯德杰尔德(Beatrice de Gelder) 一个盲人穿过一条摆满杂物的走廊他没有碰到任何障碍物,顺利通过了,现场的研究人员也没有发现他使用过什么特殊伎俩。这就是曾在科学史上引起巨大争议的盲视现象:眼睛看见了某个物体,自己却不知道,而且很多正常人也拥有这样的超能力。这个现象的背后,到底隐藏着怎样的神经机制? 治疗学习障碍 撰文/伯克哈特菲舍尔(Burkhart Fischer) 有这样一些特殊的孩子:他们或在拼写和阅读时遇到极大困难,或者无法完成最简单的算术题这就是阅读障碍和计算障碍。这些障碍都是由感知加工缺陷引起的,然而通过特殊的训练,学习障碍的孩子们可以逐渐克服这些困难,提高学习能力。 【社会学】 语言大师是怎么炼成的 撰文/凯文达顿(Kevin Dutton) 我们身边似乎总有这样一些人:他们说的话似乎永远是对的,他们提出的观点似乎总是难以反驳,他们说服人们做事似乎总能成功。这种超级说服力究竟是怎么形成的? 揭穿大众心理学骗局 撰文/斯科特O利林菲尔德(Scott O. Lilienfeld) 斯蒂文杰伊林恩(Steven Jay Lynn) 约翰鲁肖(John Ruscio) 巴里L巴耶尔斯坦(Barry L. Beyerstein) 我们只使用了大脑能量的 10%,性格互补的人更容易相爱,对不同的学生应该采取不同的教学方式,月圆之夜,人们往往行为异常这些话是否已让你深信不疑?那么,不妨和我们一起,看本文作者怎样驳斥这些大众心理学理论。 【农业】 杂交木薯消灭饥荒 撰文/纳吉布纳萨尔(Nagib Nassar) 罗多米奥奥尔蒂斯(Rodomiro Ortiz) 木薯是大部分热带贫困地区人们的主粮,但它有一个致命的弱点:蛋白质、维生素等营养含量过低。科学家利用杂交等育种技术,培育出了更有营养、更高产的木薯新品种,将改善这些地区的饥荒及营养不良问题。 【天文】 用中微子透视宇宙 撰文/格拉谢拉B赫尔米尼(Graciela B. Gelmini) 亚历山大库先科(Alexander Kusenko) 托马斯J韦勒(Thomas J. Weiler) 中微子是一些几乎不与其他物质发生作用的神奇粒子。如此孤僻的性格让它们可以在宇宙中通行无阻,不费吹灰之力地穿透地球这么一大块实心物体。为了捕捉它们,天文学家已经在南极冰盖下建造了体积达 1立方千米的望远镜。这些被俘的中微子将让天文学家具备 X射线般的透视能力,去窥探宇宙中隐藏最深的秘密领地。 【前沿扫描】 碳水化合物:心脏病真凶? 肾脏一个足矣 肠道里的基因组 DNA里的肖像 启动磁场 盾卫地球 不怕冻的舌头 除草剂导致动物变性 IPCC审查工作流程 向真菌要粮 塑料瓶回收再回收 【专栏】 【是真是假】 排行决定智商和性格? 撰文/乔舒亚K哈茨霍恩(Joshua K. Hartshorne) 【小有科观】 物种灭绝事件 撰文/李淼 【遗憾人生】 医学为何冷落达尔文? 撰文/谢蜀生临界质量 【临界质量】 人类的独特性 撰文/劳伦斯M克劳斯(Lawrence M. Krauss) 【怀疑论者】 历史学中的比较研究 撰文/迈克尔舍默(Michael Shermer) 【反重力思考】 140字的研究 撰文/史蒂夫米尔斯基(Steve Mirsky) 【经典回眸】 太空噱头◎飞行争议◎恶臭的河
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