最新研究发现限速可能是干细胞治疗的突破口

Helmholtz Zentrum München - 德国环境健康研究中心

用健康细胞替代生病或受损细胞的最有希望的方法之一是细胞重编程，即我们体内的一种细胞类型转化为另一种细胞类型。研究发现了提高细胞重编程效率的新方法，释放了细胞修复疗法的潜力。

用健康细胞替换生病或受损的细胞：这是再生医学的主要目标。最有前途的方法之一是细胞重编程，即我们体内的一种细胞类型转化为另一种细胞类型。在 Helmholtz Munich 和 Ludwig-Maximilians-Universität München 进行的研究发现了提高细胞重编程效率的新方法，释放了细胞修复疗法的潜力。

我们体内的成体细胞只能产生相同的细胞类型。例如，皮肤细胞不能产生肌肉细胞，而只能产生皮肤细胞。这限制了成体细胞在治疗中的潜在用途。然而，在早期发育过程中，胚胎中的细胞有能力产生我们身体的所有细胞类型，包括干细胞。这种被称为全能性的能力启发了研究人员在实验室中通过细胞重编程寻找新的方法来概括全能性。

全能细胞有自己的速度

全能细胞具有许多特性，但我们还不知道所有这些特性。德国环境健康研究中心的研究人员现在有了一个新发现：“我们发现，在全能细胞（干细胞的母细胞）中，与其他分化程度更高的细胞相比，DNA 复制的速度不同。它比任何其他细胞都慢得多。”我们研究的类型，”新研究的第一作者 Tsunetoshi Nakatani 说。

事实上，DNA复制是最重要的生物学过程之一。在我们的整个生命过程中，每次细胞分裂都会产生其 DNA 的精确副本，因此产生的子细胞携带相同的遗传物质。这一基本原则能够忠实地继承我们的遗传物质。

研究人员发现，全能细胞的 DNA 复制速度也很低，科学家们可以在培养皿中培养这些细胞。Tsunetoshi Nakatani 补充道：“这让我们想到了一个问题：如果我们设法改变 DNA 复制的速度，我们能否改进细胞重编程为全能细胞？”

更慢的速度，改进的细胞重编程

在一项杰出的实验工作中，研究人员确实观察到减慢 DNA 复制速度——例如通过限制细胞用于 DNA 合成的底物——会提高重编程效率，即细胞转化为另一种细胞的速度。细胞类型。

“这太神奇了，”该研究的负责人 Maria-Elena Torres-Padilla 说。“多年来，我们一直在研究全能细胞，以了解大自然如何使它们如此难以置信地能够产生我们身体的所有细胞类型。这是我们研究再生医学方法的基本策略。这个新概念非常简单但极其重要，我们相信这是干细胞疗法的巨大进步。”

Maria-Elena Torres-Padilla 教授是慕尼黑亥姆霍兹干细胞中心的负责人，并领导着表观遗传学和干细胞研究所。她还是 Ludwig-Maximilans-Universität München (LMU) 的干细胞生物学教授。Tsunetoshi Nakatani 是这项研究的第一作者，是慕尼黑亥姆霍兹 Torres-Padilla 小组的博士后。

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