2012年9月26日 讯 /生物谷BIOON/ --研究人员用来产生诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的方法既花时间而且效率又低。按照当前的方法，当把四种转录因子导入成体细胞如皮肤细胞中时，利用上千个皮肤细胞最终只能获得几个iPSCs。为此，在这项新的研究中，来自美国桑福德-伯纳姆医学研究所(Sanford-Burnham Medical Research Institute)的研究人员寻求激酶抑制剂的帮助，其中这些抑制剂阻断激酶---一类在细胞通信、存活和生长等方面发挥着重要作用的酶---的活性。他们发现几个激酶抑制剂当加入到起始细胞(如皮肤细胞)时，有助于产生比标准方法还要多的iPSCs。这些发现将可能加快很多领域的研究，和更好地能够让全世界的科学家们研究人类疾病和开发出新的治疗方法。相关研究结果于9月25日刊登在Nature Communications期刊上。
论文通信作者Tariq Rana博士解释道，“获得iPSCs依赖于调节细胞内的通信网络。因此，当开始操作细胞中哪些基因开启或关闭来产生多能性干细胞时，人们很可能激活了许多激酶。因为许多活性的激酶可能抑制iPSCs产生，所以对我们而言，加入激酶抑制剂来降低这种障碍可能就有意义。”
根据未参与这项研究的沙克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)癌症中心主任Tony Hunter博士的说法，鉴定出改善产生iPSCs效率的小分子为在治疗上能够使用这些细胞迈出重要的一步，而且Tariq Rana的这项新研究发现了一类蛋白激酶抑制剂能够有效地促进iPSCs形成，因此这些抑制剂在产生用于实验研究和治疗目的的iPSCs中应当是非常有用的。
在这项研究中，Rana实验室研究生Zhonghan Li着手寻找可能加快产生iPSCs过程的激酶抑制剂。利用斯坦福-伯纳姆医学研究所康拉德-普利贝斯化学基因组中心(Conrad Prebys Center for Chemical Genomics)提供的240多种抑制激酶的化合物，Li费力地将它们一个接一个地加入到他培养的细胞中然后等待观察会有什么发生。几种激酶抑制剂产生更加多的iPSCs，在某些情形下，对于培养它们的小盘子而言，能够产生太多的iPSCs。特别地，最为强效的抑制剂靶向三种激酶：AurkA、P38和IP3K。
在其他同事的帮助下，Rana和Li还证实了这些发现的特异性，甚至确定了一种抑制剂发挥有益作用背后的机制。
Rana说，“我们发现操纵这些激酶的活性能够显著性地增加细胞重编程效率。不过，更重要的是，我们也对重编程的分子机制提供了新的深入认识，并且揭示出这些激酶的新功能。我们希望这些发现将促进人们进一步筛选可能在iPSC疗法中有用的小分子。”(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1038/ncomms2059
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PMID:
A kinase inhibitor screen identifies small-molecule enhancers of reprogramming and iPS cell generation
Zhonghan Li & Tariq M. Rana
Somatic cells can be reprogrammed to form embryonic stem cell-like induced pluripotent stem cells (iPSCs), but the process suffers from low efficiency and the underlying molecular mechanisms that control reprogramming remain poorly understood. Here we perform an inhibitor screen to identify kinases that enhance, or present a barrier to, reprogramming. In particular, inhibitors of p38, inositol trisphosphate 3-kinase, and Aurora A kinase potently enhance iPSC generation, and iPSCs derived from inhibitor-treated somatic cells are capable of reaching a fully reprogrammed state. Knockdown of target kinases by short interfering RNAs confirms that they function as barrier genes. We show that Aurora A kinase, which functions in centrosome activity and spindle assembly, is highly induced during reprogramming and inhibits Akt-mediated inactivation of GSK3β, resulting in compromised reprogramming efficiency. Together, our results not only identify new compounds that enhance iPSC generation but also shed new light on the function of Aurora A kinase in the reprogramming process.
