當使用胚胎干細胞或成體干細胞時，研究人員并不清楚是否能夠驅(qū)動萬能細胞（master cells）轉(zhuǎn)變成為想要的靶向細胞，并且對其進行完美制造；如今一項刊登在國際雜志Scientific Reports上的研究報告中，來自賓夕法尼亞州立大學的研究人員通過研究開發(fā)了一種新型的兩部系統(tǒng)（a two-part system），該系統(tǒng)能夠?qū)⒓毎D(zhuǎn)化成為靶向細胞，隨后還能夠移除細胞轉(zhuǎn)化過程中的殘留物，最終只留下研究人員想要的DNA。

圖片來源：Laura Randolph, Penn State

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

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

研究者Lauren N. Randolph博士說道，我們想通過深入研究探索開啟轉(zhuǎn)化開始或關閉的“極限”，同時我們還希望開發(fā)出新方法來控制細胞轉(zhuǎn)化后DNA的表達水平以及如何對DNA進行移除；此前研究者所開發(fā)的方法能夠摻入合適的DNA來開啟細胞的轉(zhuǎn)化過程，但并不能完全移除所插入的DNA。這項研究中，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、激活以及移除等過程，該系統(tǒng)的PiggyBac部分包括了將DNA插入細胞DNA的過程，而Tet-On 3G部分則包括了必要的信號信息，同時這種新型系統(tǒng)還能夠使得細胞對多西環(huán)素更加敏感，多西環(huán)素是一種能夠開啟細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的藥物。

研究者Lian說道，我們利用大量多個拷貝的質(zhì)粒來增加其進入細胞的可能性，同時還檢測了其是否能夠按照預期來發(fā)揮作用；如果僅有一個或少量的質(zhì)粒被插入到了細胞中，新的DNA就會被沉默，插入多個質(zhì)粒就能夠確保至少有一個發(fā)揮作用；研究人員所開發(fā)的新型系統(tǒng)能夠確保不會發(fā)生任何表達泄露（leakage expression），此外這種技術的第二個優(yōu)勢還在于，一旦細胞被“再制造”成為心臟細胞或神經(jīng)細胞，質(zhì)粒就會從細胞中被移除，而且在沒有任何質(zhì)粒系統(tǒng)殘留物的前提下細胞還會繼續(xù)進行制造過程。

目前研究人員希望通過更為深入的研究來理解并且研究人類干細胞中基因的功能，以及如何定向進行細胞分化，最終研究者們希望能夠開發(fā)出基于細胞的新型療法來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

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