【据《Stem Cells Transl Med》2014年10月报道】题:利用重组蛋白质将人视网膜色素上皮细胞重编程为神经元(作者QIRUI HU等)
通过过表达一个或一系列特定的重编程因子能够将体细胞系重编程为不同的细胞谱系。例如过表达BRN2 、ASCL1 、MYT1L 和NEUROD1能够直接将人成纤维细胞重编程为神经元。为实现重组因子的组成性表达,通常利用逆转录病毒和慢病毒载体将重组因子整合到宿主细胞的基因组中。然而,这种方法会引起插入突变,从而导致肿瘤的发生和基因组的不稳定性,并且利用病毒载体进行重编程不适用于临床应用。为避免引入外源性遗传物质到宿主细胞的基因组中,细胞渗透性肽例如聚精氨酸常被用来传递转录因子到细胞中进行重编程,但是转化的频率非常低。因此,蛋白介导的重组方法需要进一步改进。最新的研究发现C-end rule(Cend R)细胞和组织穿透肽具有适合细胞重编程的独特性质。Cend R模序必须暴露在羧基端从而激活细胞内陷和组织穿透。一些肿瘤特异的CendR肽,包括iRGD、LyP-1和iNGR用来传递肿瘤特异药物。CendR肽的细胞内陷需要细胞表面受体neuropilin-1(NRP1)和neuropilin-2(NRP2)的介导。
视网膜色素上皮(RPE)细胞邻近神经视网膜,具有为治疗神经变性眼部疾病例如年龄相关性黄斑变性、视网膜色素炎和青光眼等提供神经元的潜能。RPE细胞来源于头部的神经板,同时由于它们能够被转分化为其他的细胞而保留一定的可塑性。之前研究发现,鸡的RPE细胞通过过表达SOX2 能够被重编程为神经元的状态,但是对人RPE细胞研究目前尚无报道。
转录因子SOX2在决定多种细胞命运中起重要作用,包括假定的神经外胚层、感觉基板、鳃弓、肠内胚层和原生殖细胞。SOX2 是神经定型的一个关键因子,研究发现在体内胚胎向神经谱系分化的早期阶段,高表达的SOX2 能够抑制其他细胞谱系决定因子的表达,例如brachyury。在中枢神经系统和周围神经系统的发育中,SOX2调控胚胎神经前体细胞的增殖和分化。在视网膜中,SOX2 的表达对于神经前体细胞的增殖和分化必不可少。过表达SOX2促进中枢神经系统前体细胞,而SOX2的表达缺失导致细胞周期退出和神经元状态。此外,SOX2还是诱导多能干细胞重组所必需的转录因子之一。最新研究表明,SOX2能够将小鼠和人的成纤维细胞重组为神经干细胞。这些研究均显示SOX2 在早期神经元分化和随后决定神经元状态中起重要作用。
因此,该研究中来自加州圣塔芭芭拉分校的QIRUIH U 等人, 利用标准激活的CendR肽和RPARPAR,将转录因子SOX2传递到RPE细胞中。研究发现,RPE细胞在SOX2 的诱导下能够直接被重编程为具有神经元状态的细胞。这些重编程而来的神经元细胞表达神经元标记物的mRNAs和蛋白,同时低表达RPE的标记物。
上述结果表明,这种RPARPAR介导的SOX2 传递具有较高的细胞谱系重编程水平,能够将胚胎期和干细胞诱导而来的RPE细胞变为功能性的神经元。随着这一技术的改进,这种蛋白模体结合细胞内陷肽的应用将为基础研究和临床研究提供一个不依赖于病毒的直接重编程细胞的方法。