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分化轉移

分化轉移又稱譜系重編程[1]，是指一個成熟體細胞在不經歷中間多能狀態或前體細胞類型的情況下，轉變為另一個成熟體細胞的過程。[2]它是一種化生（英語：Metaplasia），包括所有的細胞命運扭轉，包括幹細胞的相互轉化。目前分化轉移的用途包括疾病建模和藥物發現，未來可能包括基因治療和再生醫學。[3]「分化轉移」一詞最初是由Selman和Kafatos在1974年創造的[4]，用來描述細胞特性的變化，當時他們做了角質層產生細胞變成分泌鹽的細胞的實驗。[5]

發現

Davis等人於1987年報告了第一例細胞從一種成體細胞類型向另一種成體細胞類型轉化的分化轉移。研究發現，強迫小鼠胚胎成纖維細胞表達MyoD足以使這些細胞變成成肌細胞。[6]

自然界的例子

除了燈塔水母和同為燈塔水母屬的另一物種 T. dohrnii，一種理論上永生的水母之外，還沒有已知的成年細胞在自然界中發生分化轉移的例子。而絕大部分的情況是細胞先進行去分化，然後再分化成我們感興趣的細胞類型。在蠑螈中，當眼球晶狀體被摘除時，色素上皮細胞先進行去分化，然後再分化成晶狀體細胞。[7]在胰腺中，已經證明了在健康和糖尿病的人和小鼠的胰島中，α細胞可以自發地改變命運並分化轉移為β細胞。[8] 雖然以前認為食道細胞是由平滑肌細胞的分化轉移而來，但這一觀點被證明是錯誤的。[9]

誘導和治療的例子

Ferber等人提供了功能性分化轉移的第一個例子[10]，他們通過誘導肝臟細胞的發育命運發生轉變，並將其轉化為「胰島β細胞樣」細胞。這些細胞被誘導了廣泛的、功能性的和持久的分化轉移過程，減少了高血糖對糖尿病小鼠的影響。[11]此外，分化轉移所產生的β樣細胞被發現對1型糖尿病的自身免疫性攻擊有抵抗作用。[12]

第二步是在人體標本中進行分化轉移。Sapir等人透過單基因轉導肝細胞，誘導人肝細胞分化轉移為人的β細胞。[13]

這種方法已在小鼠、大鼠、非洲爪蟾和人體組織中被證實有效。

肝細胞分化轉移的過程如下：通過對糖尿病患者進行肝活檢取得肝細胞，進行體外培養和擴增，用PDX1病毒轉導，使之分化轉移為產生胰島素的功能細胞，再移植回患者體內。[13]通過誘導敲除FOXL2基因，成年雌鼠卵巢的顆粒細胞和卵泡膜細胞可以分化轉移為塞爾托利氏細胞和萊迪希細胞。[14]同樣，成年雄性小鼠睪丸中的塞爾托利氏細胞可以通過誘導敲除DMRT1基因分化轉移為顆粒細胞。[15]

方法

面臨的問題

分化轉移需要經過繁雜的細胞程序，而科學家在實驗中無法做到無耗損的分化轉移，讓我們需要更多時間去了解其原理。

多能重編程

參考文獻

  1. ^ Orkin, S. H.; Zon, L. I. Hematopoiesis: An Evolving Paradigm for Stem Cell Biology. Cell. 2008, 132 (4): 631–644. PMC 2628169  . PMID 18295580. doi:10.1016/j.cell.2008.01.025. 
  2. ^ Graf, T.; Enver, T. Forcing cells to change lineages. Nature. 2009, 462 (7273): 587–594. Bibcode:2009Natur.462..587G. PMID 19956253. doi:10.1038/nature08533. 
  3. ^ Pournasr, B.; Khaloughi, K.; Salekdeh, G. H.; Totonchi, M.; Shahbazi, E.; Baharvand, H. Concise Review: Alchemy of Biology: Generating Desired Cell Types from Abundant and Accessible Cells. Stem Cells. 2011, 29 (12): 1933–1941. PMID 21997905. doi:10.1002/stem.760. 
  4. ^ Selman, Kelly; Kafatos, Fotis C. Transdifferentiation in the labial gland of silk moths: is DNA required for cellular metamorphosis?. Cell Differentiation. 1974-07-01, 3 (2): 81–94. PMID 4277742. doi:10.1016/0045-6039(74)90030-X. 
  5. ^ Selman, K.; Kafatos, F. C. Transdifferentiation in the labial gland of silk moths: Is DNA required for cellular metamorphosis?. Cell Differentiation. 2013, 3 (2): 81–94. PMID 4277742. doi:10.1016/0045-6039(74)90030-x. 
  6. ^ Davis, R. L.; Weintraub, H.; Lassar, A. B. Expression of a single transfected cDNA converts fibroblasts to myoblasts. Cell. 1987, 51 (6): 987–1000. PMID 3690668. doi:10.1016/0092-8674(87)90585-x. 
  7. ^ Jopling, C.; Boue, S.; Belmonte, J. C. I. Dedifferentiation, transdifferentiation and reprogramming: Three routes to regeneration. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2011, 12 (2): 79–89. PMID 21252997. doi:10.1038/nrm3043. 
  8. ^ van der Meulen, T.; Mawla, A.M.; DiGruccio, M.R.; Adams, M.W.; Nies, V.; Dolleman, S.; Liu, S.; Ackermann, A.M.; Caceres, E.; Hunter, A.E.; Kaestner, K.H.; Donaldson, C.J.; Huising, M.O. Virgin Beta Cells Persist throughout Life at a Neogenic Niche within Pancreatic Islets (PDF). Cell Metabolism. 2017, 25 (4): 911–926 [2020-04-05]. PMID 28380380. doi:10.1016/j.cmet.2017.03.017. （原始內容存檔 (PDF)於2020-10-06）. 
  9. ^ Rishniw, M.; Xin, H. B.; Deng, K. Y.; Kotlikoff, M. I. Skeletal myogenesis in the mouse esophagus does not occur through transdifferentiation. Genesis. 2003, 36 (2): 81–82. PMID 12820168. doi:10.1002/gene.10198. 
  10. ^ Ferber S, Halkin A, Cohen H, Ber I, Einav Y, Goldberg I, Barshack I, Seijffers R, Kopolovic J, Kaiser N, Karasik A (2000) Pancreatic and duodenal homeobox gene 1 induces expression of insulin genes in liver and ameliorates streptozotocin-induced hyperglycemia. http://www.nature.com/nm/journal/v6/n5/full/nm0500_568.html （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
  11. ^ Sarah Ferber, Amir Halkin, Hofit Cohen, Idit Ber, Yulia Einav, Iris Goldberg, Iris Barshack, Rhona Seijffers, Juri Kopolovic, Nurit Kaiser & Avraham Karasik (2000) - "Pancreatic and duodenal homeobox gene 1 induces expression of insulin genes in liver and ameliorates streptozotocin-induced hyperglycemia （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）"
  12. ^ Shternhall-Ron K et al., Ectopic PDX-1 expression in liver ameliorates type 1 diabetes, Journal of Autoimmunity (2007), doi:10.1016/j.jaut.2007.02.010. http://www.orgenesis.com/uploads/default/files/shternhall-jai-2007.pdf （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
  13. ^ 13.0 13.1 Tamar Sapir, Keren Shternhall, Irit Meivar-Levy, Tamar Blumenfeld, Hamutal Cohen, Ehud Skutelsky, Smadar Eventov-Friedman, Iris Barshack, Iris Goldberg, Sarah Pri-Chen, Lya Ben-Dor, Sylvie Polak-Charcon, Avraham Karasik, Ilan Shimon, Eytan Mor, and Sarah Ferber (2005) Cell-replacement therapy for diabetes: Generating functional insulin-producing tissue from adult human liver cells （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
  14. ^ Uhlenhaut NH, Jakob S, Anlag K, Eisenberger T, Sekido R, Kress J, et al. Somatic sex reprogramming of adult ovaries to testes by FOXL2 ablation. Cell. December 2009, 139 (6): 1130–42. PMID 20005806. doi:10.1016/j.cell.2009.11.021. 
  15. ^ Matson CK, Murphy MW, Sarver AL, Griswold MD, Bardwell VJ, Zarkower D. DMRT1 prevents female reprogramming in the postnatal mammalian testis.. Nature. July 2011, 476 (7358): 101–4. PMC 3150961  . PMID 21775990. doi:10.1038/nature10239. 
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