iPSCs——從皮膚原代細(xì)胞制備而來(lái)的干細(xì)胞，可以轉(zhuǎn)化成身體中任何類型的細(xì)胞，從而*改變了生物醫(yī)學(xué)科學(xué)。它們有助于再生醫(yī)學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)的突破，從而超越了研究人員曾經(jīng)想到的可能性。但是，就像任何新技術(shù)一樣，iPSCs也有需要改進(jìn)的空間。例如，使用現(xiàn)有的技術(shù)，只有不到百分之一的成人皮膚細(xì)胞被重編程為iPSCs。
科學(xué)家們以一個(gè)非常不同的目標(biāo)開始：制備一個(gè)細(xì)胞模型來(lái)研究進(jìn)行性骨化性纖維發(fā)育不良（FOP）。這種極為罕見的遺傳性疾病，可導(dǎo)致肌肉、肌腱和韌帶轉(zhuǎn)化成骨質(zhì)，因此綽號(hào)“石人綜合癥”。這種疾病是由ACVR1基因中的一個(gè)突變?cè)斐傻?，它能過(guò)度激活一個(gè)對(duì)于胚胎發(fā)育非常重要的原代細(xì)胞信號(hào)過(guò)程，并涉及一個(gè)稱為BMP的蛋白質(zhì)。
令人驚訝的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，他們用來(lái)自FOP患者的細(xì)胞制備出的iPSCs細(xì)胞更多。他們認(rèn)為，這是因?yàn)锽MP信號(hào)可促進(jìn)細(xì)胞更新——一個(gè)細(xì)胞復(fù)制的能力，并使它們保持在一個(gè)多功能的狀態(tài)，能夠成為任何類型的細(xì)胞。這兩個(gè)特征是干細(xì)胞的關(guān)鍵特性。為了證實(shí)他們的預(yù)感，研究人員阻止BMP信號(hào)通路，這會(huì)導(dǎo)致FOP患者細(xì)胞產(chǎn)生更少的iPSCs。相反，激活這個(gè)信號(hào)通路可產(chǎn)生更多的iPSCs。
山中伸彌以前的博士后YoheiHayashi博士說(shuō)：“zui初，我們想建立一個(gè)FOP模型，也許可以幫助我們了解特定基因突變?nèi)绾斡绊懝切纬?。我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，來(lái)自FOP患者的細(xì)胞比來(lái)自健康人的細(xì)胞能夠更地重編程。我們認(rèn)為，這可能是因?yàn)閷?dǎo)致骨細(xì)胞增殖的相同途徑，也有助于干細(xì)胞再生。”
這項(xiàng)研究表明，一個(gè)自然發(fā)生的基因突變可提高iPSC生成的效率。用攜帶遺傳突變患者的原代細(xì)胞制備iPSCs不僅對(duì)疾病模型是有用的，而且也為重編程過(guò)程提供了新的見解。