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【bio-news】Nature：诱导干细胞捷径——酸浴

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Docofsoul

丁香园准中级站友

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这个帖子发布于6年零354天前，其中的信息可能已发生改变或有所发展。

Nature：诱导干细胞捷径——酸浴
只要挤压细胞或浸泡细胞于酸性环境即可轻易使其重新编程进入胚胎状态
（丁香园）译者：Docofsoul

上图显示注入了（通过应激诱导的多功能）干细胞（由绿色荧光蛋白标记）的小鼠胚胎

日本研究者2006年报告了创建具有胚胎能力、可转化为哺乳动物体内几乎所有细胞类型的细胞——即今日盛名远扬的诱导多功能干细胞（iPS细胞）的技术方法。在本周出版的《Nature》杂志中，另一支日本团队提出了出奇简单的新方法：将细胞暴露于包括低pH溶液在内的应激环境；并且，依此法培养的干细胞可塑性更强、培养时间更短、培养效率更高。
日本神户理化研究所发展生物学中心干细胞研究者笹井芳树（Yoshiki Sasai）说：“太令人惊讶了。我从未想到过外部压力会有这种效应。”这一方法的开发整整花去了Haruko Obokata（也是该中心的一位年轻干细胞生物学家）五年时间，期间她说服了笹井芳树与其他人，使之相信该法有效。她说：“大家都说这是手工制作，有些日子真的很辛苦。”
Obokata介绍，她之所以想到细胞处于应激环境可以使其多功能化，是在培养细胞时注意到了一部分细胞挤过毛细管就会缩成干细胞大小的形状。于是她决定试着施加包括加热、饥饿与高钙环境在内的不同类型的应激条件。三种应激源——在细胞膜上打孔的细菌毒素、低pH暴露与物理挤压，均可使细胞显示多功能性标记。
不过，要想获得多功能的称号，这些细胞还必须显示有转化为所有细胞类型的能力——这可以通过将荧光标记的细胞注入小鼠胚胎来显示。如果导入的细胞是多功能的话，那么这些发光细胞就会出现于发育后的小鼠体内的每一种组织。这一测试比较棘手，需改变策略方可。在日本山梨大学小鼠克隆先驱若山照彦（Teruhiko Wakayama）帮助下出生的几百只小鼠只有微弱的荧光。若山照彦开始时认为该计划很可能“大费周章劳而无功”，但随后提示施加应激条件的对象应是来自新生鼠而非成年鼠的已充分分化的细胞。这招奏效了，生出了绿色荧光充分的小鼠胚胎。
不过，Obokata的整个想法仍显激进；她认为发光的小鼠已足够赢得认可——但这一希望实际上过于乐观。据她介绍，论文接二连三被拒。
要想说服持怀疑态度的人，Obokata就必须证明这些多功能细胞就是转化的成熟细胞而非预先存在的多功能细胞。于是她向T细胞施加应激，使之转化为多功能细胞。T细胞是白细胞的一种，其成熟与否可从发育期间其基因所进行的调整情况进行确定。她也拍下了T细胞转化为多功能细胞的过程视频。Obokata将该转化现象称为STAP（stimulus-triggeredacquisition of pluripotency – 刺激触发的全能性获得）。
这些结果可能让旷日持久的争论更加炽烈。多年来，许多科学团队已报告了在哺乳动物体内发现多功能细胞，如明尼苏达州立大学明尼阿波里斯市分校分子生物学家CatherineVerfaillie所描述的多潜能前体祖细胞。但是，其它团队在重现其实验结果方面存在困难。Obokata目前实施的这一计划始于组织工程师Charles Vacanti的麻省剑桥哈佛大学实验室，她对Vacanti团队所认为的体内分离出的多能细胞有不同解释：这些多能细胞是通过物理应激产生（并非体内本有而分离出）。Vacanti是最近这批论文的共同作者之一，他说：“这些细胞的产生本质上是大自然响应伤害的一种方式。”
最令人惊奇的发现之一是这些STAP细胞也能形成胎盘组织，而iPS细胞与胚胎干细胞均无法做到这一点。若山照彦称，STAP细胞的这一特点使得克隆更加方便。目前克隆需要提取未孕卵，然后将捐体细胞核移入卵内进行胚胎试管培养，最后将胚胎移入代孕体。如果STAP细胞能够自建胎盘，就可以直接移入代孕者体内。但若山照彦行事谨慎，称这一想法目前仍在“梦想阶段。”
Obokata已经重新编码了一打细胞类型，包括来自大脑、皮肤、肺与肝，提示这一方法即使不能适用于所有细胞类型，也可能适用于绝大多数的细胞类型。她说，平均有25%的细胞在应激条件下存活下来，而其中的30%则转化为多能细胞——较之 iPS细胞所拥有的1%的转化率（而且需要数周时间才能转化为多功能），该比例之高可谓鹤立鸡群。她现在想用这些结果来检验体内重新编码与干细胞活动发生关联的具体过程，她也在尝试让该方法对来自成年小鼠与人类的细胞产生作用。
iPS细胞研究先驱山中伸弥称：“该发现对理解细胞核重新编程有重要意义。从临床应用的实用观点看，我认为这是创建类iPS细胞的一种新方法。”
Nature原报道链接：
http://www.nature.com/news/acid-bath-offers-easy-path-to-stem-cells-1.14600
Docofsoul 译于2014年2月4日星期二
以下为中英对照版本：
Acid bath offers easy path to stem cells
Nature：诱导干细胞捷径——酸浴
Just squeezing or bathing cells in acidic conditions can readilyreprogram them into an embryonic state.
只要挤压细胞或浸泡细胞于酸性环境即可轻易使其重新编程进入胚胎状态
（丁香园）译者：Docofsoul

A mouseembryo injected with cells made pluripotent through stress, tagged with a fluorescentprotein.
上图显示注入了（通过应激诱导的多功能）干细胞（由绿色荧光蛋白标记）的小鼠胚胎

In2006, Japanese researchers reported¹a technique for creating cells that have the embryonic ability to turn intoalmost any cell type in the mammalian body — the now-famous induced pluripotentstem (iPS) cells. In papers published this week in Nature²^,³,another Japanese team says that it has come up with a surprisingly simplemethod — exposure to stress, including a low pH — that can make cells that areeven more malleable than iPS cells, and do it faster and more efficiently.
日本研究者2006年报告了创建具有胚胎能力、可转化为哺乳动物体内几乎所有细胞类型的细胞——即今日盛名远扬的诱导多功能干细胞（iPS细胞）的技术方法。在本周出版的《Nature》杂志中，另一支日本团队提出了出奇简单的新方法：将细胞暴露于包括低pH溶液在内的应激环境；并且，依此法培养的干细胞可塑性更强、培养时间更短、培养效率更高。
“It’samazing. I would have never thought external stress could have this effect,”says Yoshiki Sasai, a stem-cell researcher at the RIKEN Center forDevelopmental Biology in Kobe, Japan, and a co-author of the latest studies. Ittook Haruko Obokata, a young stem-cell biologist at the same centre, fiveyears to develop the method and persuade Sasai and others that it works.“Everyone said it was an artefact — there were some really hard days,” saysObokata.
日本神户理化研究所发展生物学中心干细胞研究者笹井芳树（Yoshiki Sasai）说：“太令人惊讶了。我从未想到过外部压力会有这种效应。”这一方法的开发整整花去了Haruko Obokata（也是该中心的一位年轻干细胞生物学家）五年时间，期间她说服了笹井芳树与其他人，使之相信该法有效。她说：“大家都说这是手工制作，有些日子真的很辛苦。”
Obokatasays that the idea that stressing cells might make them pluripotent came to herwhen she was culturing cells and noticed that some, after being squeezedthrough a capillary tube, would shrink to a size similar to that of stem cells.She decided to try applying different kinds of stress, including heat,starvation and a high-calcium environment. Three stressors — a bacterial toxinthat perforates the cell membrane, exposure to low pH and physical squeezing —were each able to coax the cells to show markers of pluripotency.
Obokata介绍，她之所以想到细胞处于应激环境可以使其多功能化，是在培养细胞时注意到了一部分细胞挤过毛细管就会缩成干细胞大小的形状。于是她决定试着施加包括加热、饥饿与高钙环境在内的不同类型的应激条件。三种应激源——在细胞膜上打孔的细菌毒素、低pH暴露与物理挤压，均可使细胞显示多功能性标记。
But toearn the name pluripotent, the cells had to show that they could turn into allcell types — demonstrated by injecting fluorescently tagged cells into a mouseembryo. If the introduced cells are pluripotent, the glowing cells show up inevery tissue of the resultant mouse. This test proved tricky and required achange in strategy. Hundreds of mice made with help from mouse-cloning pioneerTeruhiko Wakayama at the University of Yamanashi, Japan, were only faintlyfluorescent. Wakayama, who had initially thought that the project wouldprobably be a “huge effort in vain”, suggested stressing fully differentiatedcells from newborn mice instead of those from adult mice. This worked toproduce a fully green mouse embryo.
不过，要想获得多功能的称号，这些细胞还必须显示有转化为所有细胞类型的能力——这可以通过将荧光标记的细胞注入小鼠胚胎来显示。如果导入的细胞是多功能的话，那么这些发光细胞就会出现于发育后的小鼠体内的每一种组织。这一测试比较棘手，需改变策略方可。在日本山梨大学小鼠克隆先驱若山照彦（Teruhiko Wakayama）帮助下出生的几百只小鼠只有微弱的荧光。若山照彦开始时认为该计划很可能“大费周章劳而无功”，但随后提示施加应激条件的对象应是来自新生鼠而非成年鼠的已充分分化的细胞。这招奏效了，生出了绿色荧光充分的小鼠胚胎。
Still,the whole idea was radical, and Obokata’s hope that glowing mice would beenough to win acceptance was optimistic. Her manuscript was rejected multipletimes, she says.
不过，Obokata的整个想法仍显激进；她认为发光的小鼠已足够赢得认可——但这一希望实际上过于乐观。据她介绍，论文接二连三被拒。
Toconvince sceptics, Obokata had to prove that the pluripotent cells wereconverted mature cells and not pre-existing pluripotent cells. So she madepluripotent cells by stressing T cells, a type of white blood cell whosematurity is clear from a rearrangement that its genes undergo duringdevelopment. She also caught the conversion of T cells to pluripotentcells on video. Obokata called the phenomenon stimulus-triggered acquisition ofpluripotency (STAP).
要想说服持怀疑态度的人，Obokata就必须证明这些多功能细胞就是转化的成熟细胞而非预先存在的多功能细胞。于是她向T细胞施加应激，使之转化为多功能细胞。T细胞是白细胞的一种，其成熟与否可从发育期间其基因所进行的调整情况进行确定。她也拍下了T细胞转化为多功能细胞的过程视频。Obokata将该转化现象称为STAP（stimulus-triggeredacquisition of pluripotency – 刺激触发的全能性获得）。
Theresults could fuel a long-running debate. For years, various groups ofscientists have reported finding pluripotent cells in the mammalian body, suchas the
multipotentadult progenitor cells described⁴by Catherine Verfaillie, a molecular biologist then at the University ofMinnesota in Minneapolis. But others have had difficulty reproducing suchfindings. Obokata started the current project in the laboratory of tissueengineer Charles Vacanti at Harvard University in Cambridge,Massachusetts, by looking at cells that Vacanti’s group thought to bepluripotent cells isolated from the body⁵.But her results suggested a different explanation: that pluripotent cells arecreated when the body’s cells endure physical stress. “The generation of thesecells is essentially Mother Nature’s way of responding to injury,” saysVacanti, a co-author of the latest papers²^,³.
这些结果可能让旷日持久的争论更加炽烈。多年来，许多科学团队已报告了在哺乳动物体内发现多功能细胞，如明尼苏达州立大学明尼阿波里斯市分校分子生物学家CatherineVerfaillie所描述的多潜能前体祖细胞。但是，其它团队在重现其实验结果方面存在困难。Obokata目前实施的这一计划始于组织工程师Charles Vacanti的麻省剑桥哈佛大学实验室，她对Vacanti团队所认为的体内分离出的多能细胞有不同解释：这些多能细胞是通过物理应激产生（并非体内本有而分离出）。Vacanti是最近这批论文的共同作者之一，他说：“这些细胞的产生本质上是大自然响应伤害的一种方式。”
One ofthe most surprising findings is that the STAP cells can also form placentaltissue, something that neither iPS cells nor embryonic stem cells can do. Thatcould make cloning dramatically easier, says Wakayama. Currently, cloningrequires extraction of unfertilized eggs, transfer of a donor nucleus into theegg, in vitro cultivation of an embryo and then transfer of the embryoto a surrogate. If STAP cells can create their own placenta, they could betransferred directly to the surrogate. Wakayama is cautious, however, sayingthat the idea is currently at “dream stage”.
最令人惊奇的发现之一是这些STAP细胞也能形成胎盘组织，而iPS细胞与胚胎干细胞均无法做到这一点。若山照彦称，STAP细胞的这一特点使得克隆更加方便。目前克隆需要提取未孕卵，然后将捐体细胞核移入卵内进行胚胎试管培养，最后将胚胎移入代孕体。如果STAP细胞能够自建胎盘，就可以直接移入代孕者体内。但若山照彦行事谨慎，称这一想法目前仍在“梦想阶段。”
Obokatahas already reprogrammed a dozen cell types, including those from the brain,skin, lung and liver, hinting that the method will work with most, if not all,cell types. On average, she says, 25% of the cells survive the stress and 30%of those convert to pluripotent cells — already a higher proportion than theroughly 1% conversion rate of iPS cells, which take several weeks to becomepluripotent. She now wants to use these results to examine how reprogramming inthe body is related to the activity of stem cells. Obokata is also trying tomake the method work with cells from adult mice and humans.
Obokata已经重新编码了一打细胞类型，包括来自大脑、皮肤、肺与肝，提示这一方法即使不能适用于所有细胞类型，也可能适用于绝大多数的细胞类型。她说，平均有25%的细胞在应激条件下存活下来，而其中的30%则转化为多能细胞——较之 iPS细胞所拥有的1%的转化率（而且需要数周时间才能转化为多功能），该比例之高可谓鹤立鸡群。她现在想用这些结果来检验体内重新编码与干细胞活动发生关联的具体过程，她也在尝试让该方法对来自成年小鼠与人类的细胞产生作用。
“Thefindings are important to understand nuclear reprogramming,” says ShinyaYamanaka, who pioneered iPS cell research. “From a practical point of viewtoward clinical applications, I see this as a new approach to generate iPS-likecells.”
iPS细胞研究先驱山中伸弥称：“该发现对理解细胞核重新编程有重要意义。从临床应用的实用观点看，我认为这是创建类iPS细胞的一种新方法。”
Nature原报道链接：
http://www.nature.com/news/acid-bath-offers-easy-path-to-stem-cells-1.14600
Docofsoul 译于2014年2月4日星期二

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2014-02-04 23:53 浏览 : 10580 回复 : 43

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• 大家见过从患者体内取出过哪些异物？

楼主

Docofsoul

丁香园准中级站友

2楼

山中伸弥的iPS之所以令业内艳羡不已是因为他就象中了大奖一样极其走运地从基因海洋中找到那四个基因，凭借这四个基因作用，人体皮肤细胞可被诱导成iPS，他因此获得2012年诺贝尔奖。但iPS诱导时间长达数周，都能让性急的憋坏；而1%的转化率，也让人横生愁绪；另一个是应用 iPS进行临床治疗方面研究进展迟缓，原因之一，是担心那四个基因也会开启其它什么的，弄出肿瘤来就不好办了。而利用应激条件来使分化细胞成为干细胞就安全得多，因为这实际上是生物自我保护的本能之一。

2014-02-05 12:20

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Docofsoul 编辑于 2014-12-19 23:27

• 教育部：今年国家定向培养免费医学生，你会报考吗？——回帖

seeyou14

血液科

入门站友

3楼

真是受教了啊，好神奇

2014-02-05 13:22

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• 回应：饶毅发文称“正式举报裴钢为通讯作者的文章涉嫌学术不端”

iamfuwenbin

丁香园准中级站友

+8 丁当
4楼

记得前几天大概在《参考消息》上看到过类似的报道，今天又在丁香园读到了@Docofsoul 战友中英文对照的译作，不仅觉得特别亲切，而且觉得他为我们直接阅读原作开凿出一条坦途。真得谢谢他。译者甚至把英文的日本姓名转化成汉字，反映了他的翻译功力。给我留下很深的印象。
接下来我少不了也要作些点评。我们对前沿科学研究的认识有一个过程，越是原创的、前沿的、新颖的，我们的认识过程就越不容易，就越有可能发生偏差，就越需要讨论、争辩和批评。
Acid bath offers easy path to stem cells
Nature：诱导干细胞捷径——酸浴
我注意到，丁香园首页也刊登了这篇译文，不过标题稍有改动，改为“Nature：酸浴或为诱导干细胞生成的新捷径”。不要小看加了“或为”两个字。它实际上反映了编辑的谨慎和严谨。
Docofsoul所翻译的那篇文章其实是Nature编辑撰写的一篇评述本研究的文章，看得出来，他对Haruko Obokata等人研究成果评价很高。而真正的论文则是发表在Nature 505, 641–647 (30 January 2014) doi:10.1038/nature12968 Received 10 March 2013 Accepted 20 December 2013 Published online 29 January 2014
Stimulus-triggered fate conversion of somatic cells into pluripotency
摘要如下：
Here we report a unique cellular reprogramming phenomenon, called stimulus-triggered acquisition of pluripotency (STAP), which requires neither nuclear transfer nor the introduction of transcription factors. In STAP, strong external stimuli such as a transient low-pH stressor reprogrammed mammalian somatic cells, resulting in the generation of pluripotent cells. Through real-time imaging of STAP cells derived from purified lymphocytes, as well as gene rearrangement analysis, we found that committed somatic cells give rise to STAP cells by reprogramming rather than selection. STAP cells showed a substantial decrease in DNA methylation in the regulatory regions of pluripotency marker genes. Blastocyst injection showed that STAP cells efficiently contribute to chimaeric embryos and to offspring via germline transmission. We also demonstrate the derivation of robustly expandable pluripotent cell lines from STAP cells. Thus, our findings indicate that epigenetic fate determination of mammalian cells can be markedly converted in a context-dependent manner by strong environmental cues.
我把这段文字译出来，看看研究者本人是怎么说的
外部刺激触发的体细胞向多能性结局的逆转
本文报道了称之为“外部刺激触法的多能性获得”(STAP)细胞再编程现象，STAP既不需要细胞核转移也不需要转录因子的导入。在STAP中强烈的外部刺激因子如短暂的低-pH刺激使哺乳动物体细胞再编程，导致多能性细胞的产生。通过对已提纯淋巴细胞衍生的STAP细胞的实时图像分析以及基因重排分析，我们发现谱系继承的体细胞通过再编程而不是通过选择转换成STAP细胞。STAP细胞表现出在多能性标志物基因的调节区域中DNA甲基化大幅度减少。囊胚注射表明STAP细胞借助生殖系传输有效地促使怪异胚胎与后代的产生。我们还证实了从STAP细胞向可有效扩增的多能细胞系的衍生。因此我们的研究结果示明哺乳动物细胞的表观遗传学细胞结局能够通过强烈的环境因子以一种依赖于环境内容的方式显著地转变。
从这段文字我们可以看出研究者很谨慎，他们并没有说自己已经通过新的方式获得了多能性干细胞，他们用了 pluripotent cell或pluripotency这样的字眼，我想问具有多能性的细胞或者多能性细胞与多能性干细胞有区别吗？
有一位日本学者似乎认为两者有些区别。
“Thefindings are important to understand nuclear reprogramming,” says ShinyaYamanaka, who pioneered iPS cell research. “From a practical point of viewtoward clinical applications, I see this as a new approach to generate iPS-likecells.”
iPS细胞研究先驱山中伸弥称：“该发现对理解细胞核重新编程有重要意义。从临床应用的实用观点看，我认为这是创建类iPS细胞的一种新方法。”

2014-02-05 16:12

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