研究利用人iPSC產(chǎn)生HCV

丙型肝炎細(xì)胞是一種能夠?qū)е卵装Y和器官衰竭的傳染性疾病，對(duì)不同的人有著不同的影響。但是沒有人確定為什么一些人非常容易感染，而其他人能夠抵抗感染。

科學(xué)家相信如果他們能夠在實(shí)驗(yàn)室中研究不同人的肝細(xì)胞，他們就能夠確定遺傳差異如何產(chǎn)生這些不同的反應(yīng)。然而，肝細(xì)胞很難獲取而且極其難地在實(shí)驗(yàn)室盤碟中培養(yǎng)，因?yàn)楫?dāng)它們離開身體時(shí)，它們傾向于丟失它們正常的結(jié)構(gòu)和功能。

如今，來自美國(guó)麻省理工學(xué)院、洛克菲勒大學(xué)和威斯康星醫(yī)學(xué)院的研究人員想出一種方法讓從身體組織而不是胚胎中出來的誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)產(chǎn)生肝樣細(xì)胞(liver-like cell)，然后肝樣細(xì)胞能被丙型肝炎病毒(HCV)感染。這些細(xì)胞可能能夠讓科學(xué)家研究為什么人們對(duì)HCV感染產(chǎn)生不同反應(yīng)。

這是科學(xué)家們*次能夠在從iPSCs獲得的細(xì)胞中建立感染，這一成就也是很多研究小組一直夢(mèng)寐以求的。這種新技術(shù)zui終也可能使得“個(gè)人化治療"成為現(xiàn)實(shí)：醫(yī)生能夠在從正在接受治療的病人身上獲得的組織上測(cè)試不同藥物的有效性，從而為這種病人量身制定治療方法。2012年1月30日，這些結(jié)果在線發(fā)表在PNAS期刊上。

這項(xiàng)新研究是Sangeeta Bhatia教授、Charles Rice教授和Stephen Duncan教授合作完成的。

用干細(xì)胞產(chǎn)生肝樣細(xì)胞

2011年，Bhatia和Rice曾報(bào)道他們通過在指導(dǎo)肝細(xì)胞組裝的特殊微圖形化盤碟(micropatterned plate)上培養(yǎng)肝細(xì)胞的方式能夠在身體外面誘導(dǎo)肝細(xì)胞生長(zhǎng)。這些肝細(xì)胞能夠被HCV感染，但是它們不能被用來研究遺傳變異在病毒反應(yīng)上的作用，因?yàn)樗鼈儊碜跃璜I(xiàn)出來用于移植的器官因而只能代表小群人。

為了有更多遺傳變異的細(xì)胞，Bhatia和Rice決定與Duncan合作，因?yàn)镈uncan已證實(shí)他能夠?qū)PSCs轉(zhuǎn)變?yōu)楦螛蛹?xì)胞。

這些iPSCs是從正常體細(xì)胞---經(jīng)常是皮膚細(xì)胞---中獲得的。通過在這些細(xì)胞中開啟某些基因表達(dá)，科學(xué)家能夠讓它們退回到與胚胎干細(xì)胞相同的未成熟狀態(tài)，其中胚胎干細(xì)胞能夠分化為任何細(xì)胞類型。一旦這些細(xì)胞變成多能性，人們就可以通過開啟控制肝臟發(fā)育的基因表達(dá)從而指導(dǎo)它們變成肝樣細(xì)胞。

在當(dāng)前的研究論文中，麻省理工學(xué)院博士后Robert Schwartz和研究生Kartik Trehan獲得這些肝樣細(xì)胞并用HCV感染它們。為了證實(shí)感染確實(shí)發(fā)生，研究人員改造HCV病毒讓它們每次進(jìn)入生命周期時(shí)分泌一種發(fā)光的蛋白。

美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院分子和細(xì)胞生物學(xué)助理教授Karl-Dimiter Bissig說，“這是一篇非常有價(jià)值的論文，因?yàn)樵诖酥叭藗儚奈丛趇PSCs來源的細(xì)胞中證實(shí)這種病毒感染是可行的。"Bissig雖未參與這項(xiàng)研究，但是他補(bǔ)充道下一步就是證實(shí)這些細(xì)胞能夠被這項(xiàng)研究中未使用的HCV病毒毒株感染，因?yàn)檫@項(xiàng)研究所用的是一種在日本發(fā)現(xiàn)的罕見毒株。Bhatia研究小組目前正在朝這個(gè)目標(biāo)努力。

遺傳差異

研究人員zui終目標(biāo)是從對(duì)HCV感染有著異常反應(yīng)的病人身上獲取細(xì)胞，將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦渭?xì)胞和研究它們的遺傳特性以便觀察它們?yōu)槭裁慈绱俗鞒龇磻?yīng)。Bhatia說，“HCV病毒在一些人身上有著異常強(qiáng)的感染性，然而其他人非常善于清除它。迄今為止人們還不知道為什么存在這些差異。"

一種可能的解釋是諸如白細(xì)胞介素28(interleukin-28, IL-28)之類免疫分子的表達(dá)存在遺傳差異，因?yàn)槿藗円炎C實(shí)IL-28在細(xì)胞對(duì)肝炎感染產(chǎn)生反應(yīng)上起著重要的作用。其他可能的因素包括能夠讓病毒進(jìn)入細(xì)胞的表面蛋白表達(dá)以及細(xì)胞對(duì)病毒接管它們的復(fù)制裝置(replication machinery)和其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的敏感性。