病毒载体带来的安全疑虑
作为干细胞研究先驱的山中伸弥博士，利用病毒载体将仅仅4个基因导入皮肤细胞，就将这个毫不起眼的皮肤细胞变成了具有全能性的干细胞。该成果助山中伸弥博士在本月早些时候获得了今年的诺贝尔生理学或医学奖。
但是，研究人员和临床医生在促进这种细胞进入治疗途径上一直持谨慎态度。因为，这种细胞可能会导致细胞癌变的基因的插入。而这种可能导致细胞癌变或是其他畸变的一个重要诱因便是，病毒的外源基因的在细胞内残留。尽管目前选用的病毒载体都声称是”对人体安全的“，但是针对这种”外源基因“的不可预测的变化均持有保留态度。
现在，美国斯坦福大学医学院的研究人员设计出了一种高效、安全的替代方案。用基因编码的蛋白质促使成熟细胞诱导成多能干细胞。
契机的出现
利用蛋白诱导细胞转换成干细胞这样的做法斯坦福大学也不是首次尝试。之前很多次的研究表明，利用蛋白质诱导多能干细胞的效率远远低于用病毒载体的方法。库克和他的同事们用了好几种方法将一种可促使特化了的成人细胞转变成多能干细胞的蛋白渗透进细胞。而且他们确信这些蛋白进入细胞核中就能够绑定到正确的DNA序列上。
但是，为什么蛋白的效率比基于病毒载体的方法低很多呢？
“我们发现。当细胞暴露在病原体之下时，细胞会寻求一种改变，或是适应病原体或是抵抗病原体”，库克解释，“这是一个契机，细胞的先天性免疫反应包括其DNA释放加速，DNA在释放出来之前是处于高度压缩状态存在与染色体之上。此时细胞让DNA释放出来寻求获取某些特性以维持生存。同时，这个过程也允许了DNA接受蛋白修饰使细胞转变成多能干细胞的可能性。”
病毒载体不仅仅当作特洛伊木马
之前很多次的研究表明，利用蛋白质诱导多能干细胞的效率远远低于用病毒载体的方法。斯坦福大学的这次空前的成功实验，出于一个意外的发现：传统的病毒载体导入方法中，病毒载体至关重要的作用不仅仅是传递基因。
斯坦福大学医学院的 John Cooke博士说：“我们曾经以为病毒像特洛伊木马的作用一样简单，现在我们了解到了病毒对于宿主细胞染色体释放其DNA的进程至关重要，而DNA被释放出来之后才能对其进行必要的改变。”
该研究发表在10月26日的cell杂志上。Cooke博士是该文章主要作者。
因为细胞在受到病毒核酸的刺激下会激发产生像感染病毒类似的免疫反应，研究人员称之为“转染”。库克他们确信他们的发现为iPS在人体中的应用铺上了最关键的一阶台阶。
非整合蛋白尽大程度的解除安全疑虑
ips细胞是一种不需要人类胚胎的干细胞，这就摆脱了与伦理问题的纠缠。山中的研究已经表明，成熟的分化细胞在适当的条件下仍然可以转变成多能干细胞。
现在，库克的研究已经进一步确定了这种变化是如何发生的。
库克他们经过多种表达模式反复的对比，最后揭示出了一种叫做 toll-like receptor-3的信号通路起到了关键作用。并筛选出一种小分子物质可起到了与病毒遗传物质类似的作用来激发该通路。
“我们用的这种蛋白是非整合蛋白，不参与基因组。因此不必担心任何病毒引起的宿主基因组损伤。”库克表示，该方法可开辟ips在人类疾病治疗中的广泛应用。
直接重编程
“现在我们知道了当受到病原菌等外源物质的挑战时，细胞承担了更大的可塑性。我们可以依据此理论甚至可以进一步处理细胞，诱导其进行直接重新编程。”库克补充到。
直接重新编程涉及到一个特化的细胞，如皮肤细胞，诱导成为另一个不同类型的细胞，如内皮细胞，而无需先通过一个中间的多能状态。斯坦福大学的研究人员，医学博士Marius Wernig采用了直接重新编程，成功地将人体皮肤细胞转化为功能性神经元。
相关研究进展
本月5日Cell Stem Cell杂志刊登了德国慕尼黑大学，路德维希-马克西米利安大学生理研究所的Benedikt Berninger教授将人大脑血管周皮细胞直接重编程为神经元的一篇研究报告。
Activation of Innate Immunity Is Required for Efficient Nuclear Reprogramming.
Jieun Lee, Nazish Sayed, Arwen Hunter, Kin Fai Au, Wing H. Wong, Edward S. Mocarski, Renee Reijo Pera, Eduard Yakubov, John P.Cooke
Abstract：Retroviral overexpression of reprogramming factors (Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) generates induced pluripotent stem cells (iPSCs). However, the integration of foreign DNA could induce genomic dysregulation. Cell-permeant proteins (CPPs) could overcome this limitation. To date, this approach has proved exceedingly inefficient. We discovered a striking difference in the pattern of gene expression induced by viral versus CPP-based delivery of the reprogramming factors, suggesting that a signaling pathway required for efficient nuclear reprogramming was activated by the retroviral, but not CPP approach.
文献链接：Activation of Innate Immunity Is Required for Efficient Nuclear Reprogramming.
