當(dāng)使用胚胎干細(xì)胞或成體干細(xì)胞時(shí)，研究人員并不清楚是否能夠驅(qū)動(dòng)萬(wàn)能細(xì)胞（master cells）轉(zhuǎn)變成為想要的靶向細(xì)胞，并且對(duì)其進(jìn)行完美制造；如今一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Scientific Reports上的研究報(bào)告中，來(lái)自賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種新型的兩部系統(tǒng)（a two-part system），該系統(tǒng)能夠?qū)⒓?xì)胞轉(zhuǎn)化成為靶向細(xì)胞，隨后還能夠移除細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程中的殘留物，最終只留下研究人員想要的DNA。

圖片來(lái)源：Laura Randolph, Penn State

研究者Xiaojun Lian教授指出，利用人類(lèi)多能干細(xì)胞進(jìn)行研究所面臨的困難就是我們無(wú)法直接利用這些細(xì)胞進(jìn)行研究，這些細(xì)胞是功能性的細(xì)胞類(lèi)型，如果一個(gè)人患上了心臟病，那么其非常需要這種類(lèi)型的細(xì)胞來(lái)進(jìn)行心臟壁的修復(fù)。正常情況下，通過(guò)成體和胚胎細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生的多能干細(xì)胞會(huì)接受一定的化學(xué)信號(hào)從一種干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為具有功能性的細(xì)胞，在人類(lèi)機(jī)體中，多能干細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化成為任何一種類(lèi)型的細(xì)胞；然而，這種自然的細(xì)胞改變僅僅是DNA所觸發(fā)控制的一系列過(guò)程中的一部分，過(guò)去研究人員將DNA插入到多能干細(xì)胞中促進(jìn)其轉(zhuǎn)化，但往往會(huì)剩下插入的DNA殘留物。

本文研究中，研究人員并沒(méi)有摻入“告訴”細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的DNA片段，但當(dāng)利用藍(lán)光照明時(shí)，DNA就能夠促進(jìn)細(xì)胞發(fā)綠光，因此這種標(biāo)志物就能夠幫助研究人員觀(guān)察到摻入到細(xì)胞中的DNA質(zhì)粒，質(zhì)粒是一種環(huán)狀DNA，其包含功能性的DNA片段，能夠控制細(xì)胞中基因的表達(dá)。

研究者Lauren N. Randolph博士說(shuō)道，我們想通過(guò)深入研究探索開(kāi)啟轉(zhuǎn)化開(kāi)始或關(guān)閉的“極限”，同時(shí)我們還希望開(kāi)發(fā)出新方法來(lái)控制細(xì)胞轉(zhuǎn)化后DNA的表達(dá)水平以及如何對(duì)DNA進(jìn)行移除；此前研究者所開(kāi)發(fā)的方法能夠摻入合適的DNA來(lái)開(kāi)啟細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過(guò)程，但并不能完全移除所插入的DNA。這項(xiàng)研究中，研究人員利用了一種新型系統(tǒng)（Tet-On 3G inducible PiggyBac），該系統(tǒng)能夠完成名為XLone的質(zhì)粒的插入、激活以及移除等過(guò)程，該系統(tǒng)的PiggyBac部分包括了將DNA插入細(xì)胞DNA的過(guò)程，而Tet-On 3G部分則包括了必要的信號(hào)信息，同時(shí)這種新型系統(tǒng)還能夠使得細(xì)胞對(duì)多西環(huán)素更加敏感，多西環(huán)素是一種能夠開(kāi)啟細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的藥物。

研究者Lian說(shuō)道，我們利用大量多個(gè)拷貝的質(zhì)粒來(lái)增加其進(jìn)入細(xì)胞的可能性，同時(shí)還檢測(cè)了其是否能夠按照預(yù)期來(lái)發(fā)揮作用；如果僅有一個(gè)或少量的質(zhì)粒被插入到了細(xì)胞中，新的DNA就會(huì)被沉默，插入多個(gè)質(zhì)粒就能夠確保至少有一個(gè)發(fā)揮作用；研究人員所開(kāi)發(fā)的新型系統(tǒng)能夠確保不會(huì)發(fā)生任何表達(dá)泄露（leakage expression），此外這種技術(shù)的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)還在于，一旦細(xì)胞被“再制造”成為心臟細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞，質(zhì)粒就會(huì)從細(xì)胞中被移除，而且在沒(méi)有任何質(zhì)粒系統(tǒng)殘留物的前提下細(xì)胞還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行制造過(guò)程。

目前研究人員希望通過(guò)更為深入的研究來(lái)理解并且研究人類(lèi)干細(xì)胞中基因的功能，以及如何定向進(jìn)行細(xì)胞分化，最終研究者們希望能夠開(kāi)發(fā)出基于細(xì)胞的新型療法來(lái)幫助治療一系列退行性疾病。

原始出處：

Randolph LN, Bao X, Zhou C, et al. An all-in-one, Tet-On 3G inducible PiggyBac system for human pluripotent stem cells and derivatives. Sci Rep, 2017 May 8, doi: 10.1038/s41598-017-01684-6

原標(biāo)題：Sci Rep：利用“兩部系統(tǒng)”就能夠成功將干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為任何一種你想要的細(xì)胞！