最新研究發現限速可能是干細胞治療的突破口

Helmholtz Zentrum München – 德國環境健康研究中心

用健康細胞替代生病或受損細胞的最有希望的方法之一是細胞重編程，即我們體內的一種細胞類型轉化為另一種細胞類型。研究發現了提高細胞重編程效率的新方法，釋放了細胞修復療法的潛力。

用健康細胞替換生病或受損的細胞：這是再生醫學的主要目標。最有前途的方法之一是細胞重編程，即我們體內的一種細胞類型轉化為另一種細胞類型。在 Helmholtz Munich 和 Ludwig-Maximilians-Universit?t München 進行的研究發現了提高細胞重編程效率的新方法，釋放了細胞修復療法的潛力。

我們體內的成體細胞只能產生相同的細胞類型。例如，皮膚細胞不能產生肌肉細胞，而只能產生皮膚細胞。這限制了成體細胞在治療中的潛在用途。然而，在早期發育過程中，胚胎中的細胞有能力產生我們身體的所有細胞類型，包括干細胞。這種被稱為全能性的能力啟發了研究人員在實驗室中通過細胞重編程尋找新的方法來概括全能性。

全能細胞有自己的速度

全能細胞具有許多特性，但我們還不知道所有這些特性。德國環境健康研究中心的研究人員現在有了一個新發現：“我們發現，在全能細胞（干細胞的母細胞）中，與其他分化程度更高的細胞相比，DNA 復制的速度不同。它比任何其他細胞都慢得多?！蔽覀冄芯康念愋停毙卵芯康牡谝蛔髡?Tsunetoshi Nakatani 說。

事實上，DNA復制是最重要的生物學過程之一。在我們的整個生命過程中，每次細胞分裂都會產生其 DNA 的精確副本，因此產生的子細胞攜帶相同的遺傳物質。這一基本原則能夠忠實地繼承我們的遺傳物質。

研究人員發現，全能細胞的 DNA 復制速度也很低，科學家們可以在培養皿中培養這些細胞。Tsunetoshi Nakatani 補充道：“這讓我們想到了一個問題：如果我們設法改變 DNA 復制的速度，我們能否改進細胞重編程為全能細胞？”

更慢的速度，改進的細胞重編程

在一項杰出的實驗工作中，研究人員確實觀察到減慢 DNA 復制速度——例如通過限制細胞用于 DNA 合成的底物——會提高重編程效率，即細胞轉化為另一種細胞的速度。細胞類型。

“這太神奇了，”該研究的負責人 Maria-Elena Torres-Padilla 說。“多年來，我們一直在研究全能細胞，以了解大自然如何使它們如此難以置信地能夠產生我們身體的所有細胞類型。這是我們研究再生醫學方法的基本策略。這個新概念非常簡單但極其重要，我們相信這是干細胞療法的巨大進步?！?/p>

Maria-Elena Torres-Padilla 教授是慕尼黑亥姆霍茲干細胞中心的負責人，并領導著表觀遺傳學和干細胞研究所。她還是 Ludwig-Maximilans-Universit?t München (LMU) 的干細胞生物學教授。Tsunetoshi Nakatani 是這項研究的第一作者，是慕尼黑亥姆霍茲 Torres-Padilla 小組的博士后。

Journal Reference:

1. Tsunetoshi Nakatani, Jiangwei Lin, Fei Ji, Andreas Ettinger, Julien Pontabry, Mikiko Tokoro, Luis Altamirano-Pacheco, Jonathan Fiorentino, Elmir Mahammadov, Yu Hatano, Capucine Van Rechem, Damayanti Chakraborty, Elias R. Ruiz-Morales, Paola Y. Arguello Pascualli, Antonio Scialdone, Kazuo Yamagata, Johnathan R. Whetstine, Ruslan I. Sadreyev, Maria-Elena Torres-Padilla.?DNA replication fork speed underlies cell fate changes and promotes reprogramming.?Nature Genetics, 2022; DOI:?10.1038/s41588-022-01023-0