近日，国际著名评论杂志Nature Reviews Molecular Cell Biology上刊登的一项评论文章指出，Cowan和同事如今报告了一种有效且一致的方案，能够将ES和iPS细胞分化为白色与褐色脂肪细胞。人类胚胎干（ES）细胞和诱导多能干（iPS）细胞都具有在研究疾病的模型中产生病人特定体外细胞的能力。然而，将这些细胞转化为相关的成熟细胞类型则依然是一项挑战。
首先，作者从人体ES和iPS细胞中生成了间充质祖细胞（MPC），这是一种脂肪前体细胞。ES和iPS细胞系被分化为胚状体，随后将其放置到培养皿中，从而获得能够被扩大10到12代的复制纤维原样细胞。这些细胞被称为纤维原细胞样MPC，这是缘于它们的转录属性，以及分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞的能力。
接下来，作者试图将这些MPC转化为白色及褐色脂肪细胞。为了获得白色脂肪细胞，MPC被慢病毒载体结构加以转换，从而使其能够诱导转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ2（PPARγ2）的表达，这是脂肪形成的一种关键调节因子。在PPARγ2诱导表达16天后，大约88%的细胞被分化为白色脂肪细胞，但是当在脂肪形成介质中培养时，只有9%的非转换MPC分化成白色脂肪细胞。此外，当PPARγ2表达被关闭后额外培养4周时，PPARγ2编程细胞保持了成熟白色脂肪细胞的特征。因此，PPARγ2的外源性表达足以引发MPC向白色脂肪细胞的转换，但这并不是保持白色脂肪细胞所必须的。同样地，利用两种转录因子组合——PPARγ2–C/EBPβ (CCAAT/增强子-捆绑蛋白质-β)和PPARγ2–C/EBPβ–PRDM16 (PR域-包含16)——MPC被编程从而有效分化为褐色脂肪细胞。
为了评估编程白色脂肪细胞和初级白色脂肪细胞之间的相似性，Cowan和同事利用几种方法生成并分析了这些细胞的转录属性。他们发现这些属性惊人地相似，意味着导致PPARγ2的编程对于白色脂肪细胞的生成是一种可靠的方法。此外，表达了已知的褐色脂肪组织标记物以及具有转录物属性的编程的褐色脂肪细胞与这些白色脂肪细胞明显不同。
白色脂肪组织的特长在于能量储存，而褐色脂肪组织的主要功能在于产生热量。重要的是，这两种编程细胞类型展现了成熟细胞的功能性质。例如，编程白色脂肪细胞能够实现脂类分解和脂肪酸的储存及合成，并且它们都能够对胰岛素产生响应。编程褐色脂肪细胞也能够完成脂类分解，并且显著增强了线粒体活性，而这正是之一细胞类型所具有的特征。此外，将编程白色及褐色脂肪细胞移植到小鼠体内所产生的组织在形态和功能上也类似于相应的初生组织。
总体而言，这些结果表明了人体ES及iPS细胞如何能够被有效编程为白色及褐色脂肪细胞，这将能够用来模拟与人类脂肪相关的疾病。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nrm3273
PMC:
PMID:
Stem cells: Making fat
Kim Baumann
Human embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells have the potential to produce patient-specific in vitro cell models to study disease. However, converting these cells into relevant adult cell types remains a challenge.
