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.2009年8月27日；460(7259):1145-8.
doi:10.1038/nature08285。 Epub 2009年8月9日。

永生化消除了细胞重新编程为iPS细胞时的障碍

Jochen Utikal公司 1, 何塞·M·波罗, 马蒂亚斯·斯塔特菲尔德, 尼梅特·马赫拉利, 瓦拉科恩·库拉勒特, 瑞安·M·沃尔什, 亚当·哈利勒, 詹姆斯·莱因沃尔德, 康拉德·霍奇丁格
附属公司

永生化消除了细胞重新编程为iPS细胞时的障碍

Jochen Utikal公司等。 自然. .

摘要

体细胞中特定转录因子的过度表达导致其重编程为诱导的多能干细胞（iPS）。体外重新编程的效率极低且动力学缓慢，这表明需要进一步的罕见事件才能生成iPS细胞。然而，这些事件的性质和特征仍然难以捉摸。我们注意到，在连续传代和伴随的衰老开始后，原代鼠成纤维细胞重编程为iPS细胞的潜力降低。与复制潜能的丧失为重新编程提供了障碍这一概念相一致，这里我们显示内源性p19（Arf）低的细胞（由Ink4a/Arf基因座编码，也称为Cdkn2a基因座）蛋白质水平和缺乏Arf-Trp53途径组分的永生成纤维细胞产生iPS细胞集落，其动力学速度和效率比野生型细胞快三倍，几乎每一个体细胞都有形成iPS细胞的潜力。值得注意的是，通常无法重新编程的细胞亚群中Trp53（也称为p53）的急性基因消融挽救了它们产生iPS细胞的能力。我们的研究结果表明，获得永生是体细胞建立多能状态的关键和速率控制步骤，并强调了诱导多能性和肿瘤发生之间的相似性。

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数字

图1
图1。成纤维细胞的重编程效率受复制潜能和ARF表达状态的影响
（a）小鼠次级胚胎成纤维细胞（MEF）不同传代iPS细胞集落碱性磷酸酶（AP）染色（顶部）（P）。同一代MEF的衰老相关β-半乳糖苷酶活性（底部）。（b）的表达式级别p16INK4a页,农业研究基金和第21页管道1在MEF中，与（a）所示相同的通道。（c）低（4%）或高（21%）氧气条件下生长的MEF中p16INK4a和磷酸化p53（p53*）的Western blot分析。（d，e）二次MEF在低O下生长2更有效地生成iPS细胞。（f）第3代ARF-GFP报告子MEF（绿线）显示异质表达水平。红色显示的是野生型（WT）MEF。（克，小时）ARF-GFP公司低的MEF引起转基因依赖性AP+iPS集落比ARF-GFP更有效高的细胞。误差条描述了s.e.m。
图2
图2。转录因子诱导的INK4a/ARF公司在经历重编程的细胞中的表达
（a）分拣ARF-GFP的FACS图高的MEF（第一组）、ARF-GFP MEF建立的iPS细胞（第二组）、高的MEF表示所有四个重编程因子（第三个面板）或单独表示每个因子（最后一个面板）。（b）重组细胞亚群中ARF-GFP表达的时间进程。（c、d）ARF-GFP公司低的安全评估1+转基因表达6天的细胞产生更多的转基因依赖性AP+iPS细胞集落比ARF-GFP高的SSEA1公司+细胞。误差条描述了s.e.m。
图3
图3。细胞永生化增强重编程潜能和动力学
（a）当病毒直接感染时，自发永生化的黑色素A细胞系产生iPS集落的效率是原代黑色素细胞（PM）的3-4倍。（b、c）黑色素A驱动的iPS细胞在畸胎瘤（b，顶面板）和由标记有组成性表达GFP的慢病毒的iPS电池产生的嵌合体（b，底面板和c）中分化为外胚层、中胚层和内胚层衍生物。（d）来源于PMs（灰条）、来源于Melan A的次级（2°）细胞的iPS细胞形成效率在体外-分化（IVD）细胞（蓝色条）或黑色素A衍生MEF（绿色条）。（e）Melan A衍生IVD 2°细胞亚克隆的iPS细胞形成效率。（f）WT、p53−/−、ARF−/–和INK4a/ARF−/−MEF在直接病毒感染时的重编程效率。（g）2°p53−/−iPS细胞衍生E14.5 MEF的重编程潜力。（h）评估WT、INK4a/ARF−/−和p53−/–MEF中形成稳定iPS细胞集落的最小时间转基因需求（实线）。
图4
图4。p53缺陷可挽救通常无法形成iPS细胞的细胞的重编程潜能
（a）分类Thy1的重编程电位比较+，您的1−和SSEA1+在存在或不存在多西环素（dox）的情况下，重编程期间不同时间点WT和p53−/−细胞中的亚群。（b）次级细胞中表达短发夹（shp53）的慢病毒对p53的急性失活可提高所有时间点的重编程效率。（c）shp53敲除p53可恢复Thy1的电位−和Thy1+生成iPS细胞的子群体。（d）总结所呈现数据的模型；在因子诱导的重编程过程中，细胞会遇到不同的障碍，例如体细胞基因（例如Thy1）的成功沉默，多能性基因（例如SSEA1）的激活，以及最终获得永生（例如ARF的沉默）。这一过程的低效率可能是由于稀有细胞克服这些障碍的能力。然而，在永生的成纤维细胞中，几乎每个细胞都具有产生iPS细胞的潜力。此外，已经遇到障碍的细胞可以通过p53的急性失活来挽救（用黑色虚线表示）。红色条表示体细胞（蓝色）和多能性（黄色）状态之间的过渡点。
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中的注释

  • 干细胞：p53的承诺和危险。
    Krizhanovsky V，Lowe SW公司。 Krizhanovsky V等人。 自然。2009年8月27日；460(7259):1085-6. doi:10.1038/4601085a。 自然。2009 PMID：19713919 免费PMC文章。

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