[发明专利]一种抑制PUMA功能改善iPS细胞建立功效的方法

说明书

技术领域

本发明属于干细胞领域，尤其是涉及一种抑制PUMA功能改善iPS细胞建立功效的方法。

背景技术

将OCT4、SOX2、KLF4和c-Myc四个转录因子同时导入小鼠皮肤成纤维细胞，可重编程形成类似于胚胎干细胞的一类新型细胞，被称为iPS细胞。2007年,iPSCs技术在人的体细胞上取得成功,iPS细胞具有胚胎干细胞的多向分化能力，是各类疾病发病机制研究和药物筛选的最佳材料；也是一些退行性疾病将来治疗的新希望。但大量研究表明，iPS细胞在重编程中诱发了相当数量的DNA损伤以及染色体结构的改变，进而导致iPS细胞具有潜在的致癌性，并且效率很低。所以在将iPS细胞应用于临床治疗之前，安全性和有效性成为该技术应用的关键。

p53，一种重要的肿瘤抑制蛋白，可通过触发细胞凋亡、调控细胞周期及加速细胞衰老方式抑制肿瘤发生。在大多数肿瘤中p53处于失活状态。研究证实沉默p53可显著地增加iPS细胞的诱导效率，不仅对病毒载体诱导技术有用，对用质粒或蛋白诱导转化技术同样有用。Marion等表示缺乏p53的iPS细胞基因组不稳定，而且不能有效地发育成嵌合体小鼠[1]，Utikal等证实暂时性而不是永久性抑制p53可促进重编程的效率[2]。但沉默p53同样会增加基因组不稳定性和肿瘤的发生性，其分子机制与其下游的p21有关。这正好验证了iPS产生具有细胞周期依赖和非细胞周期依赖两种模式。但目前的研究均忽略了在重编程过程中细胞凋亡因素。而p53也是通过调节PUMA的表达来调控细胞凋亡。

2001年,Yu[3]和Nakano等[4]两个独立的研究小组分别从结直肠癌细胞系和人类成骨细胞样细胞中分离出新的可被p53快速诱导并具有强大促凋亡作用的p53靶基因,后被鉴定为同一基因,并命名为PUMA。PUMA直接或间接地与抗凋亡Bcl-2蛋白发生相互作用,解除Bcl-2/Bcl-xL对Bax/Bak的抑制作用,Bax/Bak构象改变后在线粒体膜上形成寡聚物,使膜通透性增加、外膜电势降低、释放细胞色素C入胞质,启动caspase级联反应,最终发生细胞凋亡。生理状况下PUMA表达量较低，但在DNA损伤药物、血清饥饿和内质网应激等刺激诱导下可显著升高。本实验室和其他实验室研究表明失去PUMA可以在高剂量照射条件下，通过减少凋亡保护造血干细胞和小肠干细胞等成体干细胞[5-9]。并且在很多疾病模型中未发现失去PUMA可以促进肿瘤的发生[5-8,10-11]。我们初步实验结果表明敲除PUMA和p53一样具有促进iPS产生的作用，但根据以往报道中PUMA和p53对肿瘤发生的作用相反，其对iPS细胞重编程中基因组稳定性和致癌性的作用机制很是令人期待。PUMA作为p53下游凋亡通路的重要分子，抑制或敲除PUMA在成体干细胞中具有明显的抗放射和抑制肿瘤形成的作用，但其对iPS的产生和基因组稳定性的作用以及分子机制还不是很清楚。

参考文献

1.Marion RM,Strati K,Li H,Murga M,Blanco R,et al.(2009)A p53-mediated DNA damage response limits reprogramming to ensure iPS cell genomic integrity.Nature460:1149-1153.

2.Utikal J,Polo JM,Stadtfeld M,Maherali N,Kulalert W,et al.(2009)Immortalization eliminates a roadblock during cellular reprogramming into iPS cells.Nature460:1145-1148.

3.Yu J,Zhang L,Hwang PM,Kinzler KW,Vogelstein B(2001)PUMA induces the rapid apoptosis of colorectal cancer cells.Mol Cell7:673-682.

4.Nakano K,Vousden KH(2001)PUMA,a novel proapoptotic gene,is induced by p53.Mol Cell7:683-694.