科研进展_科研进展_康婷生物医学研究院

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2014-09

日本实施全球首例iPS细胞移植手术

 发布时间： : 2014-09--15

　　日本实施全球首例iPS细胞移植手术

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2015-01

谢婷教授Nature揭示干细胞特化机制

 发布时间： : 2015-01--19

　　生物通报道果蝇到人类成年生物体中都包含有成体干细胞，其中一些通过细胞分裂进行细胞更新，另一些则分化为替代耗损或损伤器官及组织的特化细胞（延伸阅读：赵可吉教授Cell子刊解析干细胞调控）。　　了解在成体干细胞中控制自我更新和分化平衡的分子机制，是开发出一些治疗方法实现病变、受损或老化组织再生的重要基础。　　在新一期的《自然》（Nature）杂志上，来自Stowers医学研究所的科学家们报道称，发现两个蛋白Bam和COP9之间的竞争平衡了果蝇卵巢生殖干细胞（germline stem cells ，GSCs）的自我更新和分化功能。　　论文的资深作者、Stowers医学研究所研究员谢亭（Ting Xie）博士说：“Bam是果蝇雌性生殖干细胞系统的主要分化因子。为了完成从自我更新到分化的转换，Bam必须失活一些自我更新因子的功能，以及激活一些分化因子的功能。” 　　Bam在果蝇的分化细胞中呈高水平表达，而在生殖干细胞中则以极低的水平表达。COP9signalosome (CSN)是Bam靶向的自我更新因子之一，这一进化保守的多功能复合物包含8个蛋白质亚基（CSN1- CSN8）。谢亭和他的合作者们发现，Bam以及称作为CSN4的COP9亚基在调控雌果蝇生殖干细胞的命运上发挥相反的功能。　　通过分离和对抗CSN4，Bam可将COP9的功能从自我更新切换至分化。谢亭说：“Bam直接结合CSN4，通过蛋白质竞争阻止了它与其他的7个COP9组件结合。CSN4是唯一一个能够与Bam互作的COP9亚基。” 　　谢亭说：“这项研究提供了Bam实现从自我更新转换至分化的一条新途径。”谢亭实验室结合遗传学、分子、基因组和细胞生物学方法来调查了果蝇的生殖干细胞和成体干细胞。　　在这篇Nature论文中，谢亭实验室还报告称CSN4也是8个亚基中唯一未参与雌性果蝇生殖干细胞分化的亚基。“对于CSN4和其他CSN蛋白相反的效应，一种可能的解释是Bam分离CSN4，使得其他的CSN蛋白具有促分化功能，”谢亭说。　　“作为一种研究成体干细胞的强大模型系统，果蝇雌性生殖干细胞揭示出了许多新的调控策略，在随后我们证实了它们是普遍成立的，”论文的共同第一作者、堪萨斯大学医学中心解剖学和细胞生物学系研究生Su Wang说。　　谢亭说，在未来的研究中他希望能够鉴别出一些使得具有CSN4的COP9能够促进生殖干细胞自我更新，以及没有CSN4的COP9能够促进分化的分子机制。　　发表在Nature上的这些研究结果是建立在谢亭实验室以往了解影响生殖干细胞自我更新和分化分子机制的研究基础上。以往该实验室发现了Bam是抑制E-cadherin表达的必要条件，E-cadherin是一种将成体干细胞与它们的组织微环境连接到一起，促进生殖干细胞自我更新的细胞间粘附分子。　　谢亭实验室还证实，Bam失活了另一个生殖干细胞自我更新促进因子eIF4A的功能，eIF4A在基因表达中起作用。谢亭指出，其他实验室的一些研究揭示出Bam还抑制了Nanos蛋白的表达。像COP9一样，Nanos 被视作对雌性果蝇中建立和维持自我更新生殖干细胞至关重要。（本文章摘自2015-1-19《干细胞之家论坛》）

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2015-01

牙齿内暗藏干细胞工厂

 发布时间： : 2015-01--20

　　发育通常被认为是一条单行道。干细胞分化产生特定类型的成熟细胞，例如构成神经系统的神经细胞和胶质细胞，但反之则不会发生。研究人员日前发现，神经系统细胞在一个意想不到的地方——牙齿中转化为干细胞。这个令人意外的干细胞来源可能为科学家提供一个新的起点：不使用胚胎就能生成用于治疗或研究的人体组织。　　瑞典斯德哥尔摩市卡罗林斯卡学院发育生物学家、该研究领导者Igor Adameyko说：“这个发现不仅能应用于牙科，它有非常广泛的影响。这些干细胞也可用于再生软骨和骨骼。” 　　研究人员已知，牙齿中间柔软的“牙髓”包含一定数量的间充质干细胞，这种类型的干细胞可以发育成牙齿、骨和软骨。Adameyko认为，如果他能够追踪其发育，或许能在实验室重新创建这一过程，从而为培育用于组织再生的干细胞提供一种新方法。　　他和同事已经开始研究胶质细胞，这些细胞支持和包围着缠绕在口腔和牙龈上的神经元，并帮助疼痛信号从牙齿传递到大脑。当他们在小鼠的一组胶质细胞中添加荧光标记时发现，随着时间的推移，一些胶质细胞离开了牙龈上的神经元，向牙齿内部移动——在这里，它们转化为间充质干细胞。最后，这些细胞分化为牙齿细胞，该团队将该结果报告在近日的《自然》杂志上。　　Adameyko表示，在实验开始前，人们普遍认为神经系统细胞不能变回灵活的干细胞状态，因此当这一过程发生时，研究者感到很意外。“社会上大多数人确信，一种细胞类型不能转变为另一种。但我们发现，胶质细胞有变成干细胞的能力。”他补充说，如果研究人员能弄清牙齿中哪种化学信号发挥作用使胶质细胞转化为间充质干细胞，那么就能在实验室尝试用新方法培植干细胞。　　并未参与该研究的加州大学旧金山分校发育生物学家Ophir Klein说：“这真令人兴奋，因为它不同于该领域曾经对间充质干细胞起源的认知。”但是，这仅仅迈出了了解身体内不同细胞群间相互作用的第一步。他补充说：“在我们彻底了解间充质干细胞的起源之前，用其他技术证实这些发现是非常必要的。”如果这些发现得到证实，那么这个新的干细胞来源对研究者而言将具有不可估量的价值。（本文章摘自2015-1-20《干细胞科学网》）

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2015-02

Nature：干细胞研究有望修复失明

 发布时间： : 2015-02--10

　　国马萨诸塞眼耳科研究所的研究团队利用一种名为“ABCB5”的分子，他们发现了促进人类角膜组织再生、让失明者恢复视力的方法。研究人员相信，这一里程碑式的突破可帮助“修正”导致失明的主要原因。　　中文翻译　　【题目】ABCB5是一个对于角膜发育和修复必需的角膜缘干细胞基因　　【译文】角膜缘干细胞（LSCs）能够维持角膜上皮的内稳态和再生，而LSC缺陷是一个造成世界范围性失明的主要原因。通常移植是对于LSC缺陷症患者唯一的治疗选择。然后，尽管移植的成功主要取决于LSC细胞的多少，但是潜在的决定LSC丰度的基因至今还没有确定。这篇文章中我们展示了ATP-结合盒蛋白亚家族B的5号成员(ABCB5）作为LSCs的标记，对于维持LSC、角膜的发育和修复存在着至关重要的作用。此外，我们的研究还表明分离出的人或者鼠科ABCB5阳性标记的LSCs，可以使得异源基因或同源基因移植模型中LSC缺陷小鼠通过移植而完全恢复角膜的能力。ABCB5可以优先在小鼠标记滞留的LSCs细胞和人的p63α-阳性LSC细胞中表达。与这些发现一致的是，在LSC缺陷病人中ABCB5-阳性标记的LSC的细胞是很少的。Abcb5敲除后的小鼠，由于增殖和细胞凋亡作用的增加，Abcb5功能的丧失将会导致静态LSC细胞的损耗，从而引起缺陷的角膜分化和伤口愈合。我们的研究通过基因敲除模型、LSC追踪和移植模型，以及人类活检标本的表型和功能的分析等提供确凿的证据证明ABCB5能够识别哺乳类LSCs。识别和特异的分离（分子水平上证实）的LSCs对于角膜的发育和修复具有不可或缺的作用，并且对于治疗角膜疾病有着非常重要的意义，特别是LSC缺乏的角膜盲。　　英文原稿　　[Title]: ABCB5 is a limbal stemcell gene required for corneal developmentand repair 　　[Authors]: Bruce R. Ksander*, Paraskevi E. Kolovou*, Brian J.Wilson, Karim R. Saab, Qin Guo,Jie Ma,Sean P. McGuire, Meredith S. Gregory, William J. B. Vincent1, Victor L. Perez, Fernando Cruz-Guilloty,Winston W. Y. Kao, Mindy K. Call Budd A. Tucker, Qian Zhan, George F. Murphy, Kira L. Lathrop, Clemens Alt, Luke J. Mortensen, Charles P. Lin, James D. Zieske1, Markus H. Frank* & Natasha Y. Frank* [Abstract]: 　　Corneal epithelial homeostasis and regeneration are sustained by limbal stem cells (LSCs),and LSC deficiency is a major cause of blindness worldwide. Transplantation is often theonly therapeutic option available to patients with LSC deficiency. However,while transplant success depends foremost on LSC frequency within grafts, a gene allowing for prospective LSC enrichmenthas not been identified so far. Here we show that ATP-binding cassette, sub-family B, member 5(ABCB5)marks LSCs and is required for LSC maintenance, corneal development and repair. Furthermore, we demonstrate that prospectively isolated human or murine ABCB5-positive LSCs possess the exclusive capacity to fully restore the cornea upon grafting to LSC deficient mice in xenogeneic or syngeneic transplantation models. ABCB5 is preferentially expressed onlabel-retaining LSCs in mice and p63a-positive LSCs in humans. Consistent with these findings, ABCB5-positive LSC frequency is reduced in LSC-deficient patients. Abcb5 loss of function in Abcb5 knockout mice causes depletion of quiescent LSCs due to enhanced proliferation and apoptosis, and results in defective cornealdifferentiation and wound healing. Our results from gene knockout studies, LSC tracing and transplantation models, as well as phenotypic and functional analyses of human biopsy specimens,provide converging lines of evidence that ABCB5 identifies mammalian LSCs. Identification and prospective isolation of molecularly defined LSCs with essential functions in corneal development and repair has important implications for the treatment of corneal disease, particularly corneal blindness due to LSC deficiency. （本文章摘自2015-2-10《生物文库》）

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2015-02

Nature：一场“细胞”引发的风波

 发布时间： : 2015-02--19

　　当干细胞研究领域曾经备受赞誉的“突破性进展”的真相在今年上半年被最终揭露之时，许多人士开始提出这样的问题：“科学界到底应该采取哪些措施来避免此类问题的发生？”那是一个太过美妙以至于显得很不真实的故事——结果证明那的确不是事实。最终，两篇报道了干细胞生物学领域内重大突破成果的文章在7月2日被撤回，留下的，是科学界沸沸扬扬的争议与讨论，以及数位日本研究学者被损毁的声誉。　　这场风波引得全世界的科学家不由又回想起了发生在十年前的一宗学界丑闻。2004年2月，韩国科学家黄禹锡（Woo Suk Hwang）宣布他成功地从克隆人胚胎中获得了干细胞株，这意味着人们可以获得各种类型用于治疗的人体细胞，这些细胞在遗传上可与任何患者相匹配，而避免了被患者免疫系统排斥的问题。这一成果立刻引起了干细胞领域前所未有的瞩目，人们对其应用前景兴奋不已。然而，当最终发现上述研究成果均为伪造时，媒体再一次暴风骤雨般地席卷了科学界。两篇主要论文被撤回，数位相关科学家的职业生涯被葬送。事件过后，科学家们不约而同地开始反省，“科研诚信”变成了热门话题。研究者们开始重新思考论文作者所肩负的责任，以及那些许诺要更好地对员工进行监管的科研院所的责任。包括《自然》（Nature）在内的期刊杂志也纷纷表态，将对来稿进行更加仔细的审查。Nature在当时一篇社论中这样写到：“永远要记住，意义非凡的研究成果需要非同一般的证据予以核实。” 　　在那之后一年，俄勒冈医科大学（Oregon Health & Science University）的Shoukhrat Mitalipov宣布从猴子获得了克隆胚胎干细胞。Nature要求他用独立试验来证明那些细胞株来自猴子供体。这一证明性的结果与其克隆相关的论文一起发表了。“我很赞成他们的做法，”加州再生医学研究所（California Institute for Regenerative Medicine）所长Alan Trounson这样说，他也参与了上述独立试验。接下来，就出了日本这桩干细胞研究事件。今年一月，来自日本理化研究所（RIKEN）发育生物学中心（Center for Developmental Biology，CDB）的年轻生物学家小保方晴子（Haruko Obokata）在Nature上发表了文章，报道了她将小鼠细胞置于物理压力或暴露于酸性环境中，就可将其诱导成为胚胎干细胞样细胞的发现。该诱导过程被称作刺激触发性多能性获得刺激触发获得多能性（stimulus-triggered acquisition of pluripotency, STAP），与以往干细胞研究所得到的理论与结果截然不同，有些科学家声称，他们难以相信这一结果，但看到小保方晴子的共同作者的鼎鼎大名——在干细胞研究与克隆领域最具权威的人物，他们才勉为接受。　　但是，小保方晴子的文章很快被发现漏洞百出：在其文章中，有抄袭片段；所使用的结果图也被发现有人为处理过的痕迹，有些图像似乎被反复使用，却用于解释不同的实验结果。更恶劣的是，通过遗传分析发现，实验中所使用的细胞并非文章中所申明的细胞。此外，尽管采用STAP诱导产生胚胎干细胞在文中被描述成相当简单的方法，但到目前为止，还没有人能够重复这项实验结果。　　在接下来的六个月时间里，小保方晴子被其所属的研究机构认定为学术不端；包括日本理化研究所所长野依良治（Ryoji Noyori）在内的数位备受尊敬的科学家，面对公众鞠躬道歉；两篇发表于Nature上的论文也被撤回。最终，当人们发现STAP细胞的相关证据是如此劣质时，评论家们不由发问：“在黄禹锡事件之后，科学界所承诺过的严谨慎重，对实验证据的高标准要求到哪里去了？” 　　这一事件再一次引发科学界对科研质量、同行评审制度，以及共同作者、研究机构和杂志所共同担负的责任等问题的思考。同时，从这一事件中，也让科学从业者学习到科学研究工作中不可触碰的底线在哪里。斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的干细胞生物学家Jeanne Loring说，上述案例已经成了其实验室的经典寓言，是学生们学习科研工作道德规范的现实教材。　　Nature的新闻部与期刊部是相互独立的两个部门，期刊部负责评审并发表了STAP论文。在本文中，新闻部将对这一时间进行调查，旨在寻找错误的根源在哪里，以及人们能从中学到些什么。　　科学研究中的转折　　有关STAP假说的争论其实已经有十几年之久。Charles Vacanti是位于波士顿的布莱根妇女医院（Brigham and Women’s Hospital）的一位麻醉医生，2001年，他宣称发现在几乎所有类型的哺乳动物组织中都存在着“芽孢样细胞”。Vacanti认为这些细胞具有多能性——也就是说它们可以生长成为任何类型的机体细胞——而且在正常情况下处于休眠状态，可能在创伤或疾病状态会被激活，从而修复受损组织。　　Vacanti在今年一月Nature新闻部的采访中表示，早在2006年，他的实验室就已经可以培养大量上文提到的芽孢样细胞，但是却未能获得细胞的多潜能性。之后，他把这项研究工作交给了小保方晴子，一位于2008年加入其实验室的研究生。　　在细胞多潜能实验中，往往需要将细胞注射进正在发育的小鼠胚胎——构造一个“嵌合体”——然后追踪其进程。这项实验并不简单，小保方晴子需要协助。“我想上天祈祷，能够顺利进行实验，”她在一月如是说。她在互联网上了解到CDB的若山照彦（Teruhiko Wakayama）是一位很有名望的小鼠克隆专家。于是，在2011年，小保方晴子以访问学者身份进入若山照彦的实验室。起初，他们使用成年小鼠细胞进行实验，在经历了不计其数的失败后，他们开始转而使用新生小鼠细胞——这一次他们成功了。　　在那时，若山照彦和小保方晴子都坚信，分离过程中产生的应激状态促使多潜能细胞的产生。小保方晴子表示，那个点子是她在泡澡的时候突然想到的，同时也让她想到自己生活中面临压力时的状态。　　在RIKEN进行实验期间，她采用酸浴的方法使新生小鼠的脾细胞处于应激状态。她还进一步进行了相关实验，检测细胞的转化，这些实验是与CDB的两位备受尊崇的干细胞生物学家" 林佳树佐才（Yoshiki Sasai）及丹羽仁史（Hitoshi Niwa）共同合作的。在实验中，他们发现STAP细胞有两大显著特性——多潜能分化以及可在应激条件下被诱导产生——小保方晴子已经具备足够的数据，最终在2014年1月30日出版的Nature杂志上发表了两篇相关论文。　　小保方晴子因此一夜成名，成为日本科学界一颗璀璨的新星。媒体争相对其进行报道，其中不乏许多关于这位美女科学家的日常小细节。比如在她的实验器材上可以看到可爱的“moomin”卡通贴纸，又或是她在实验室里不穿白大褂，而是身着她的奶奶送给她的传统日本围裙。这些无疑都为这位科学新星赢得了公众更多的好感。　　然而，短短几周之内，便开始有不知名的评论家们对论文中的错误产生质疑，包括对图片的人为操作、重复使用，以及抄袭其它论文片段等。同时，也有研究者开始表示他们无法重复所谓“很简单”的实验结果　　　　今年4月1日，RIKEN的调查委员会宣布认定小保方晴子有学术不端行为。小保方晴子依然坚称实验结果是真实的，但是接下来，她论文的共同作者相继表示收回对其研究结果的支持态度。原则上而言，Nature只有在所有共同作者都同意的情况下才会撤回文章，但在少数情况下，也会出现即使有一人或多人有异议时，仍然撤回文章的情况。今年6月，小保方晴子做出让步，同意撤回两篇文章。自4月开始，她没有接受任何采访。她被要求参与正在RIKEN进行的原始数据验证实验——当然，是在监控条件下进行。　　也有人开始质疑，这样的文章为何会被发表呢？有批评者指出，在Nature发表这两篇文章之前，就有很多疑点应该被注意到。尤其是在其文章中，使用了长达17行的文字，几乎是一字不差的来源于另一研究小组发表于2005年的一篇文章。　　为了检测文章是否有抄袭现象，绝大部分期刊使用CrossCheck服务。它可以将文章与来自100,000个不同期刊的大约4千万已发表文章进行对比，通过文字匹配程度，识别抄袭现象。　　事实上，在审查小保方晴子的文章时，Nature的编辑也的确使用了CrossCheck，但并未发现匹配文字。原因在于，该文字来源是名为In Vitro Cellular & Developmental Biology — Animal的杂志，当时并未在CrossCheck索引范围中。“尽管数据库的确容量浩大，而且还在不断更新，但是依然是有局限性的，”CrossRef的产品经理Rachael Lammey解释道。位于英国牛津的CrossRef是CrossCheck的服务供应商。Rachael Lammey说，这样的遗漏每年会增补几次，但是仍然没有办法知道会有多少抄袭情况成为漏网之鱼。　　此外，即使发现有文字匹配现象，也并不能真正妨碍文章发表。绝大部分此类情况并不构成抄袭行为，而只需作者将原文索引标注出来即可。RIKEN的调查委员会也同样表示，那段17行的引用文字应该说明出处，但没有这样做，也并不能认定作者就是学术不端。　　事实上，真正让委员会头疼的事STAP论文中那些重复使用，以及进行过人为处理的图像。小保方晴子把不同实验中的电泳结果拼接在了一起，冒充结果来自同一实验。此外，她还使用了一副畸胎瘤细胞的图片，畸胎瘤是一种包含多种组织类型的肿瘤，那副图片曾经在她的博士学位论文中就使用过。而图片标题表明，她使用了同一个图片，但却用来代表不同类型的细胞。调查委员会认为，对于这两种情况，可能她并非是完全故意要这样做的，但她理应有基本常识应该认识到其中的问题，因此最终认定她学术不端。而小保方晴子则坚持上述问题只是不小心而导致的错误，拒绝承认是学术道德问题。　　文章图片的使用　　在同一文章中的图片处理及重复使用问题是可以被审查发现的，越来越多的期刊发现这一问题的存在。Jana Christopher会对每篇文章中的图片进行分析确认，文章才会被EMBO Press接收。EMBO Press是位于德国海德堡的一家期刊杂志出版商。她使用经过一系列调整的图像处理软件Photoshop对论文图片进行分析，软件调整是由美国科研诚信办公室（US Office of Research Integrity）所提供的，对软件性质进行了一些改动，例如对比度、色度等，以便更容易地发现图片人为处理的情况。　　EMBO Journal的主编Bernd Pulverer任命Christopher在不知事件背景的情况下，对STAP论文结果进行检测。她发现了三个主要问题：第一，电泳图的人为处理最终被定论为学术不端；第二，看似无心之举地重复使用了图片，被认为是失误；第三，把细胞克隆的图片合成在一起，最大的可能是为了节省篇幅。　　Pulverer说：“我们发现的问题都很典型。”他报道说，自从2011年，期刊开始对文章进行此类问题审查后，大约有20%的文章都会出现类似问题。位于纽约的洛克菲勒大学出版社出版的《细胞生物学杂志》（The Journal of Cell Biology, JCB），自2002年起，已经开始对所有接收文章进行系统审读，得出的问题概率是类似的。　　但是，期刊方并未立刻意识到看似是伪造图片行为背后的其它问题。将电泳凝胶不同泳道的图进行拼接，有时只是为了把数据结果呈现得更加清晰、准确。大部分情况下，对图片的处理，只是出于为了使其“更美观”、传递更丰富的信息等这样单纯的动机，Pulverer说。“但是，如果关于图片处理的解释显得并不可信，或者原始数据有可能存在问题时，我们会做更多地验证。”对于JCB而言，被接收的文章中大约有1%的文章会被撤回，杂志的执行编辑Liz Williams介绍说。　　这样的审

干细胞产业前景可期 有望成为下一个待掘“金矿”

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