科研进展>>
科学家发现减缓体细胞的增殖有利于多能干细胞（iPSC）的诱导
时间：&&来源：上海药物研究所文本大小：【&|&&|&】&&【】
细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，可为再生医学的替代疗法提供充足的细胞来源。2006年以来，日美科学家利用病毒载体转染不同转录因子（Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc等），成功将体细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSC）。iPSC具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍，因此在医疗领域的应用前景非常广阔。然而iPSC的诱导机制有待探明，效率也有待进一步提高。
4月5日，The Journal of Biological Chemistry发表了同济大学和中科院上海药物所/国家新药筛选中心关于提高iPS诱导效率的最新研究结果。博士研究生徐雍羽、魏小元等在优化病毒因子组合的过程中，发现去除了c-Myc以后的三因子（Oct4, Sox2, Klf4）诱导iPSC效率更高，且获得的iPSC质量也更高。这与传统观点不一致，传统观点认为四因子效率比三因子更高，其原因是c-Myc可以增加体细胞的增殖，减少老化，有利于重编程。科研人员仔细分析了体细胞增殖和iPSC产生时间进程，在排除了起始细胞密度等干扰因素后，发现体细胞增殖速度和iPSC产生效率呈反比关系，即体细胞增殖减缓有利于iPSC产生。利用小分子化合物在重编程早期短暂地抑制体细胞增殖也有利于iPSC的诱导。这一现象的精确机制尚有待探讨，但是科研人员认为表观遗传改变要积累到一定程度才能顺利推动重编程，如果体细胞一直维持高速增殖，这些必需的变化有可能被稀释。因此在重编程早期抑制体细胞增殖可能有利于这些必要变化的积累，从而推进了iPSC的生成。
本研究工作是在中科院上海药物所谢欣研究员和同济大学张儒副教授共同指导下完成。谢欣研究组先期已报道老药LiCl及高渗透压条件均可极大提高iPSC的诱导效率 (Cell Research, ):1424-35; Cell Research, ):131-41)。本研究工作得到中科院干细胞先导专项，科技部重大科学研究计划及上海市科委的支持。（药物所）
　　文章链接：
A，去除c-Myc后的三因子诱导效率大大高于四因子；B，3因子-iPSC具有良好的多能性；C和D，c-Myc加速体细胞的增殖（C），但体细胞的增殖速度与iPSC的产生效率成反比（D）；E，3因子-iPSC于4因子-iPSC增殖速度一致。
中国科学院上海生命科学研究院 版权所有
地址：上海岳阳路320号 邮编：200031 电话：86-21- 传真：86-21-
电子信箱：webmaster@诱导多能干细胞在眼科疾病的研究进展
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
诱导多能干细胞在眼科疾病的研究进展
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口闵素芳1黄克明3邓玲1李里香2
（1. 南昌大学抚州医学分院;2.南昌大学第二附属医院病理科;
3.南昌大学第五附属医院泌外科江西南昌330000）【摘要】HIF具有促进肿瘤血管的增生、促进肿瘤细胞在相对缺氧状态下的能量供应、促进红细胞生成、细胞周期调控、肿瘤细胞凋亡、侵袭和转移以及放疗化疗抵抗性等方面促进肿瘤的作用。myc可促进细胞分裂、参与细胞凋零、具有转化细胞的能力、并具有与染色体DNA结合的特性，在调节细胞生长、分化及恶性转化中发挥作用。
【关键词】 HIF；myc；肿瘤
【中图分类号】 R73-3【文献标识码】B【文章编号】（5-02
&&&&&&& 恶性肿瘤是世界范围内的常见疾病，严重危害人类健康。大多数研究表明，及时发现并切除恶性肿瘤能有效延长患者的存活时间，因此研究恶性肿瘤的发生机制对于恶性肿瘤的防治有重大意义。目前恶性肿瘤发生的分子机理较为深入，但细胞的恶性转化是一个复杂的多因素、多步骤的过程［1］，除已知的研究发现外，尚有许多因素的作用有待进一步研究。
&&&&&&& 1缺氧诱导因子（HIF）
&&&&&&& 1.1HIF的结构　　缺氧诱导因子（HIF）是Semenza等［2］于1992年研究缺氧诱导促红细胞生成素（EPO）基因表达时被发现的。它以异源二聚体的形式存在，由120KD的&亚单位（HIF-l&）和91-94KD的&亚单位（HIF-1&）构成，两者都属碱性螺旋-环-螺旋（basic-helix- loop-helix,bHLH）转录因子超家族中的PAS(per-ARNT sim)亚族蛋白。人HIF-1已纯化和克隆，HIF-1&和HIF-1&基因定位于染色体14q21-24和1q21。每个亚单位均有氨基酸末端的bHLH-PAS结构，它是两个亚单位聚合所必需的结构［3］。
&&&&&&& 1.2HIF在肿瘤发生中的作用
&&&&&&& 1.2.1促进肿瘤血管形成　　HIF-l&表达增加可促进肿瘤血管形成的相关基因表达升高，包括血管内皮生长因子(VEGF) 、转化生长因子&(TGF&)、纤维生长因子(FGF)等。VEGF在肿瘤血管形成中起着非常关键的作用，它包括VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE、胎盘生长因子(PLGF)［4］。目前的研究表明：在缺氧时，调节VEGF的信号传导途径中，HIF-1起着中枢纽带的作用，它不仅使VEGF的mRNA稳定性增加，而且可增加VEGF的转录活性。现在研究主要集中在VEGF-A，VEGF-A的受体选择性地表达于内皮细胞，肿瘤细胞也有少量的表达。VEGF-A与其受体相互作用，受体二聚化，然后自身磷酸化，通过细胞内MAPK，PI3K，Ras，PLC级联反应多途径地传递信号［5］。 其作用包括：1）诱导血管内皮细胞发生增殖，促进新生的血管内皮细胞生长；2）增加血管的通透性；3）增加血管外纤维性凝胶，从而支持肿瘤血管内皮细胞生长，最终导致肿瘤血管生成增加，肿瘤得到血液供应而持续生长［6］。
&&&&&&& 1.2.2促进肿瘤细胞能量代谢 在缺氧条件下，肿瘤细胞不能通过电子呼吸链生成足够的ATP，细胞的能量代谢转向糖酵解。缺氧组织中与糖及能量代谢有关的靶基因表达在HIF-1&的诱导下均可升高。这些靶基因包括:腺苷酸激酶3，&、&肾上腺素能受体，醛缩酶A,C，烯醇化酶1,葡萄糖转运体1,3,已糖激酶1,2等。上述基因表达的变化可使肿瘤组织摄取和利用葡萄糖的能力增强,从而增强糖的分解，使肿瘤细胞在相对缺氧状态下仍然可获得更多的能量供应，以维持细胞的成活，生长与分裂。Griffiths等用核磁共振及其辅助技术监测HEPA-1鼠肝癌的代谢改变，HIF-1&野生型和HIF-1&缺失型两组肿瘤大小一致，血管、血供无显著差别，但野生型肿瘤比缺失型肿瘤的ATP含量高5倍，说明HIF-1能促进细胞合成代谢［7］。
&&&&&&& 1.2.3促进红细胞生成 肿瘤乏氧条件下，HIF-1&表达增加，可诱导促红细胞生成素(EPO)、EPO受体表达增加。EPO是细胞因子超家族的成员之一，在许多组织及细胞包括红细胞、肿瘤细胞等存在，是促红细胞生成的刺激因子。它本身并无酪氨酸激酶活性，主要通过JAK2联系激活START5、Ras多条信号转导途径起作用。HIF-1&诱导EPO表达增加可促进红细胞生成，增加血液中氧的运输，减轻肿瘤组织缺氧程度，从而增强肿瘤细胞的适应性［8］。
&&&&&&& 1.2.4延缓细胞周期研究结果显示：缺氧细胞可生存但不能增殖，处于休眠状态，这与HIF-1&调节细胞的周期有关。HIF-1&能延缓细胞进入S期，阻止细胞周期中G1/S期的转换，这主要是通过诱导p21和p27升高来实现的。p21和p27是细胞周期素依赖激酶抑制因子，可抑制细胞周期素-细胞周期素依赖性激酶复合物的激酶的活性，使一些细胞增殖所需的蛋白磷酸化受阻，抑制细胞周期中G1期向S期的转换，使细胞停滞在G1期［9］。
&&&&&&& 1.2.5抑制肿瘤细胞的凋亡实验证实，HIF-1&是凋亡抑制因子。HIF-1&上调Bcl-2，从而抑制凋亡［10］。但也有实验结果显示，HIF-1&表达与Bcl-2呈负相关［11］。Piret等报道，当细胞处于严重缺氧或长时间处于缺氧条件下，其保护性反应会丧失而引起凋亡。细胞死亡因子Nip3是凋亡前的一种蛋白，为bcl-2家族的成员，因启动子含有HRE，可以在缺氧的情况或被HIF-l&活化，从而诱导凋亡［12］。p53亦可诱导凋亡，低氧可选择性地使p53突变的瘤细胞凋亡受阻，肿瘤细胞的恶性程度会更高。在人乳腺癌MCF-7和MR-90细胞中，低氧也诱导p53依赖性基因p2lWAF/CIP-1的表达。在0.2%氧浓度下，癌基因转化细胞出现p53依赖性细胞凋亡，此时p53突变可延长缺氧细胞的生存时间，使之适应不利环境。另外，HIF-l&的磷酸化状态也是促进凋亡与否的一个关键因素，去磷酸化促进凋亡，磷酸化则与之相反［13］。
&&&&&&& 1.2.6诱导侵袭和转移HIF-1&可诱导多种与肿瘤侵袭和转移相关因子以及酶类如尿激酶型纤维蛋白溶酶原激活剂受体(uPAR)，基质金属蛋白酶-2(MMP2)，自分泌动力因子(AMF)，角蛋白14,18,19(KRT)，波形蛋白(VIM)，纤连蛋白1(FN),c-MET酪氨酸激酶等。这些因子在肿瘤细胞尤其是上皮源性肿瘤细胞突破基底膜向皮下浸润性生长，直至远处转移的过程中发挥着重要作用。最近发现，缺氧肿瘤的侵袭转移与两种受体有关即CXCR4和c-MET。HIF-1&可使肿瘤细胞趋化因子受体CXCR4增加，细胞因子不仅可促进肿瘤细胞的转移而且还能使其定位于远处特定靶器官，如人乳腺癌细胞就含有大量CXCR4，这些细胞倾向转移至能产生大量细胞因子SDF-l&(CXCR4的结合分子或者配体)的部位，如骨髓和肺。缺氧诱导的转移也可通过其它信号的途径，如c-MET受体在缺氧时增加，它不仅能增强细胞的活动性，也能通过与肝细胞生长因子(HGF)的结合而增强细胞的侵袭性［14］。
&&&&&&& 1.2.7放化疗抵抗性　HIF-1&除调控某些参与DNA修复过程的因子表达，使电离辐射对肿瘤细胞DNA的损伤无法固定之外；还通过VEGF依赖的血管生成、无氧代谢，使逃脱电离辐射物理杀伤的肿瘤细胞获得必要的生存条件；HIF-1&可通过降低凋亡潜能细胞的选择作用及多药耐药基因的表达等导致肿瘤细胞对放化疗敏感性降低［15,16,17,18］。
&&&&&&& 2原癌基因C-MYC
&&&&&&& 2.1C-MYC的结构　　癌基因MYC是禽类髓细胞病毒(AMN)MC-29的V-MYC的细胞同源序列，在MYC多基因家族共发现6个不同的位点，即C-MYC、M-MYC、L-MYC、P-MYC、R-MYC、B-MYC。C-MYC是最早被发现与肿瘤细胞增殖活性相关的原癌基因产物之一。人类C-MYC基因定位于8q24，由3个外显子及2个内含子组成，第一个外显子不编码，只起调节作用。只有外显子2和3是转译区，编码包含439个氨基酸残基的蛋白质，分子量为49KD。外显子1、2、3共同编码分子量为65KD的蛋白质，定位于核内，为核转录调节因子。该蛋白有核定位区、转录激活区和二聚体形成结构域。C-MYC主要通过C-端碱性/螺旋-环-螺旋/亮氨酸拉链（bHL HZip）区与同样含有bHL HZip结构的MAX蛋白形成异二聚体，特意地识别其靶基因DNA序列中的CACGTG核心序列，并与之结合，使被调节的基因激活或转录增强［19］。
&&&&&&& 2.2MYC在肿瘤发生中的作用
&&&&&&& 2.2.1诱导细胞周期，促进细胞增殖&&& C-MYC是一种快速早期反应的细胞内信使，在细胞内由静息状态进入增殖状态前就因为有丝分裂原的刺激而表达增强。在G期的前两个小时，在多数生长刺激因素的作用下，C-MYC即被强烈诱导并在连续增殖的细胞的整个周期中保持高表达。使用C-MYC多肽和人雌激素受体的配体连接区域相嵌合技术已证实，C-MYC蛋白在其快速早期基因未被诱导时即可使细胞提早进入S期完成DNA合成。
&&&&&&& 2.2.2抑制细胞分化&&& C-MYC的表达受许多分化诱导剂的影响，例如干扰素，不仅可抑制细胞增殖，而且可在细胞周期G交界处有效下调C-MYC水平，同时可促使小鼠骨髓M1细胞终末分化为巨噬细胞和粒性白细胞。目前关于C-MYC抑制细胞分化的机制研究，一部分人认为是C-MYC反义寡核苷酸抑制了细胞的增殖及其代谢，另一部分人则认为是C-MYC表达增强后，通过肌原性调节基因MYC D和myogenin得以防止肌细胞的分化。
&&&&&&& 2.2.3诱导细胞凋亡　　最近研究表明，C-MYC蛋白是一种转录因子，通常和细胞内其他的蛋白质结合，最主要的为Max，MYC和Max形成异二聚体后再和DNA核心序列相结合，可控制DNA转录，通过调节目的基因表达，结合细胞的内外环境来影响细胞的生物学行为，C-MYC基因表达的失调有利于凋亡形成。研究证明其在细胞周期变化，细胞的生长代谢，基因的不稳定性，刺激血管生成，细胞恶化转化、分化及凋亡中均起着重要的调节作用［20］。
&&&&&&& 3 HIF与MYC
　　虽然HIF-1可通过抑制MYC功能而对抗正常水平的MYC，但HIF-1却能与异位过度表达的MYC协作。另一方面，HIF2也可与MYC协作，因此对MYC和异常调节的MYC产生正性影响，而且产生调节MYC的癌症细胞激活糖原运输子SLC2A1（GLUT1）和糖酵解基因，致使有氧酵解增加。MYC和HIF1两者协同激活PDK1抑制线粒体呼吸，同时也可激活HK2进一步增加葡萄糖的保留，保留的葡萄糖在糖酵解时可转换为乳酸，因此促进Warburg效应。MYC和HIF的靶基因LDHA和TFRC的激活进一步促进Warburg效应和活化的MYC癌基因的缺氧癌症细胞的增殖表型 ［21］。
&&&&&&& 参考文献
&&&&&&& ［1］Rowley HL.Martin KF,Marden CA. Decreased GABA release following tonic-clonicseizurea is associated wish an increase in extrace llrlar glutamate in rat hippocampus in vivo&&&&&&& ［J］.Neurocsience,-51.
&&&&&&& ［2］S Semenza G L，Wang GL. A nuclear factor in duced by Hypoxia viade novo protein synthesis binds to the human erythropoietin gene enhancer at a site required for transcriptional activation (J). Mol Cell Biol，):
&&&&&&& ［3］Semenza GL.HIF-1: mediator of physiological and pathophysiological responses to hypoxia［J］.Appl Physiol.2000 Apr，88(4):.&
&&&&&&& ［4］Kunz M,Ibrahim SM.Molecular responses to hypoxia in tumor cells.［J］ Mol Cancer.):23.
&&&&&&& ［5］Duffy JP,Eibl G,Reber HA,et al.Influence of hypoxia and neoangiogenesis on the growth of pancrea tic cancer ［J］.Mol Cancer..
&&&&&&& ［6］ MARCUELLOE,ALTES A ,DELRIO E,et al.Single nucleotide polymorphism in the 5&tandem repeat sequences of thymidylate synthase gene predicts for response to fluorouracil-based chemotherapy in advanced colorectal cancer patients. Int J cancer ,):733-737.
&&&&&&& ［7］ Griffiths JR,McSheehy PM,Robinson SP,et al.Metabolic changes detected by in vivo magnetic resonance studies of HEPA-1 wild-type tumors and tumors deficient in hypoxia-inducible factor-lbeta(HIF-lbeta):evidence of an anabolic role for the HIF-1 pathway［J］.Cancer Res.):688～695.
&&&&&&& ［8］ Leyland-Jones B.Evidence for erythropoietin as a molecular targeting agent ［J］.Semin Oncol. Suppl 11):145～154.
&&&&&&& ［9］ Goda N,Ryan HE,Khadivi B,et al.Hypoxia-inducible factor lalpha is essential for cell cycle arrest during hypoxia［J］.Mol Cell Biol.2003,23(１):359～369.
&&&&&&& ［10］Acs G,Zhang PJ,McGrath CM,et al.Hypoxia-inducible erythropoietin signaling in squamous dysplasia and squamous cell carcinoma of the uterine cervix and its potential role in cervical carcinogenesis and tumor progression［J］.Am J Pathol.):.
&&&&&&& ［11］ Volm M,Koomagi R.Hypoxia-inducible factor (HIF-1) and its relationship to apoptosis and proliferation in lung cancer ［J］.Anticancer Re s.A):.
&&&&&&& ［12］ Bruick RK.Expression of the gene encoding the proapoptotic Nip3 protein is induced by hypoxia［J］.Proc Natl Acad Sci U S A.):.
&&&&&&& ［13］ M,Ibrahim SM.Molecular responses to hypoxia in tumor cells.［J］ Mol Cancer.):23．
&&&&&&& ［14］ Semenza GL.Intratumoral hypoxia,radiation resistance,and HIF-1［J］.Cancer Cell.):405～406.&
&&&&&&& ［15］ Quintero M,Mackenzie N,Brennan PA.Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) in cancer［J］.Eur J Surg Oncol.):465～468.
&&&&&&& ［16］ Weinmann M,Marini P,Jendrossek V,et al.Influence of hypoxia on TRAIL-induced apoptosis in tumor cells［J］.Int J Radiat Oncol Biol Phys.):386～396.&
&&&&&&& ［17］ Xie YF, Sheng W, Xiang J ，et al. Adenovirus-mediated ING4 expression suppresses pancreatic carcinoma cell growth via induction of cell-cycle alteration, apoptosis, and inhibition of tumor angiogenesis. Cancer Biother Radiopharm. ):261-9.
&&&&&&& ［18］ Cai L, Li X, Zheng S, et al. Inhibitor of growth 4 is involved in melanomagenesis and induces growth suppression and apoptosis in melanoma cell line M14. Melanoma Res. ):1-7.
&&&&&&& ［19］ Sauve S,Tremblay L,Lavigne P.The NMR solution st ructure of a mutant of the Max b/HL H/LZ free of DNA binding mechanism of dimeric transcription factors ［J］.J Mol Biol.):813-832
&&&&&&& ［20］ 吴一飞，李灼日. 原癌基因与恶性肿瘤 ［J］．西南军医 )：
&&&&&&& ［21］ Chi V. Dang, Jung-whan Kim, et a1． The interplay between MYC and HIF in cancer& Nature reviews 2008(2)：51～56
您可能感兴趣的其他文章
&&站长推荐
&&期刊推荐
&&原创来稿文章
&&网络读者服务
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的邮件地址:
写信给编辑
您的邮件地址:}