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《科技部科普文章分享》
【iPS細胞知多少 研究不斷推進面向實際應用】#誘導性多能幹細胞
（iPSC），是一種由哺乳動物成體細胞經轉入轉錄因子等手段脫分化形成的多能幹細胞，日本學者山中伸彌的研究團隊用小鼠胚胎幹細胞做研究，發現有24個基因是維持幹細胞特性的必要基因，他把幹細胞必要基因導入小鼠纖維母細胞，居然可以讓體細胞轉變成多功能幹細胞，他用消去法，分別送基因進入纖維母細胞，最後發現4個轉錄因子Oct3∕4、Sox2、c-Myc和Klf4是讓體細胞變成幹細胞的關鍵。
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https://scitechvista.nat.gov.tw/Article/C000003/detail?ID=e0e3a39f-a7cd-4edc-aca8-bbc3e618df5c
財團法人國家衛生研究院
國家衛生研究院-論壇
【分子醫學研究所劉雅雯老師團隊論文成果發表《Journal of Cell Biology》】
醫學院分子醫學研究所劉雅雯老師團隊近日發表論文，首度揭開哺乳類生物骨骼肌肉細胞融合的分子機制。此新發現將提供研究細胞融合與肌肉病變的新方向，也為發展抑制癌細胞轉移藥物提供新策略。該論文於2019年3月刊登於細胞生物學領域重要國際期刊利
終其一生，人類的骨骼肌都不停地經歷受損、刺激、以及肌纖維母細胞的分化與再生。其中肌纖維母細胞間的融合是肌肉生成的一個重要步驟，然而科學界對於肌肉細胞如何在分化後獲得細胞融合的能力，以及肌肉細胞進行細胞融合的分子機制仍不清楚。本篇論文的第一作者莊梅均同學，在碩士班時期利用小鼠的肌纖維母細胞C2C12進行研究，發現肌肉細胞是利用一種特殊的肌動蛋白結構-侵襲體(invadosome，在癌細胞中被稱為侵襲性偽足)，進行細胞間的融合。逕讀博士班時期，著迷於這一有趣生理現象的莊同學學習並利用多種實驗系統，花了四年的時間終於徹底解開了肌肉細胞融合的分子機制。
藉由活細胞縮時影像技術，研究團隊證明了侵襲體會在細胞融合前形成，並產生不對稱的分布；利用細胞生物、分子生物及生物化學上的實驗技術，我們發現侵襲體是藉肌肉細胞分化時肌肉形成轉錄因子所調控的侵襲體銜接蛋白Tks5亞型轉換而形成，而Tks5 型的表達，不僅讓肌肉細胞具有產生形成侵襲體的能力，更會透過蛋白質連結的方式讓一新型的肌動蛋白鏈接分子Dynamin-2產生結構上的改變，使肌動蛋白絲成為巨大的肌動蛋白束。莊梅均同學也結合高解析度影像技術，利用穿透式電子顯微鏡證明了Tks5與Dynamin-2共同作用在肌動蛋白束的鏈結形成並以螺旋狀纏繞在肌動蛋白束上。而這樣特殊的結構，也可利用超解析螢光顯微鏡在肌肉細胞中觀察到。
為求更進一步的了解這一巨大且新穎的肌動蛋白結構之物理與生化特性，我們與日本筑波大學的大庭良介老師合作，學習使用原子力顯微鏡來測量肌動蛋白束之結構及硬度，我們驚喜地發現Tks5會使得Dynamin-2所產生的肌動蛋白束硬度增加一倍。為了證明這一嶄新的生物力學發現，我們與成功大學的湯明哲教授合作，利用生物性原子力顯微鏡進行活細胞中侵襲體的硬度測量，驗證了在體內與體外實驗中，Tks5與Dynamin-2都參與在侵襲體的形成以及其硬度的增加。
侵襲體不僅在正常的生理功能上扮演著重要的角色，在疾病上更是惡名昭障！目前研究發現侵襲體正是癌細胞轉移的重要機制。因此，我們的研究成果不僅對肌肉發育與再生的了解有相當程度貢獻。另一方面，對於開發抑制癌症轉移的治療策略也非常有幫助。莊梅均同學也正與實驗室同儕合作研究，利用她發現的侵襲體形成機制來進行抑制藥物的開發，目前已有非常好的進展。本篇論文共同作者包括劉老師實驗室的林珊珊、蘇佑安、張瑜真同學、筑波大學大庭良介教授，以及成功大學湯明哲教授與李耕琿博士後研究員。
參考網站: Tks5 and Dynamin-2 enhance actin bundle rigidity in invadosomes to promote myoblast fusion
http://jcb.rupress.org/…/early/2019/03/19/jcb.201809161.long
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#生醫碎碎念 #神經幹細胞 #NSC #stemcell #iNBSC #感謝genetex
一直以來，科學家們使用的神經幹細胞(neural stem cell, NSC)可以直接從幾個來源獲得：
1. 利用胚胎幹細胞(ESC)、或是誘導多能幹細胞(iPSC)做神經分化得來：缺點是分化過程較長，而且無法獲得很均勻(homogenous)的分化效率，導致一堆細胞中可能含有一些未分化的胚胎幹細胞，容易造成癌化，因此不太適合拿來做臨床治療。
2. 利用從胚胎中直接取得神經幹細胞：缺點是必須要有足夠的胚胎做細胞的來源，以人類的話，在大量取得細胞上有困難，並有道德上的考量。
今年一月有篇發表在 Cell Stem Cell 期刊上面的文章(PMID: 30581079)，這篇文章主要的重點在於找到了可以將人類的體細胞 (已經是末端分化的細胞) 直接轉換為神經幹細胞的方法，規避了從胚胎幹細胞做神經分化過程中可能造成的問題，同時免除道德上的顧慮。
他們用的方法是：在體細胞中表現四個神經幹細胞的轉錄因子(BRN2, KLF4, SOX2, ZIC3)、配合一些促進神經發育的小分子化合物。在經過細胞培養及繼代挑選後，果然成功的得到了一群可以自我更新(self-renew)並且表現早期神經標記物(包含神經幹細胞標記物：SOX2, NESTIN，以及早期神經標記物：PAX6, SOX1) 的細胞們，由於這群細胞除了幹細胞及早期神經的標記物之外，又表現了神經板邊界的細胞標記物 (CD133, CXCR4, MSX1, ZIC1, PAX3)， 因此被稱為"誘導神經板邊界幹細胞" (induced neural plate border stem cells, iNBSC)。
作者他們使用了三種體細胞，都成功地誘導成為神經板邊界幹細胞(NBSC)，分別是：周邊血液單核細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)、成人真皮纖維母細胞(adult dermal fibroblasts, ADF)以及胚胎胰臟纖維母細胞 (fetal pancreas fibroblasts, FPF)，證明這個方法可應用於不同來源的體細胞。
這群 iNBSC 細胞除了表現幹細胞的標記物之外，也具有幹細胞的特性，他們可以分化為中樞神經系統的細胞 (例如神經及膠質細胞)，同時也具有分化為神經嵴細胞 (neural crest cell) 的能力，神經嵴細胞可以進一步分化為多種細胞，包含：黑色素細胞、平滑肌、周邊神經元和膠質細胞等。
同時，作者也想研究，神經板邊界細胞是否可以從胚胎中直接分離出來？(以確定這群細胞是天生就存在在胚胎發育過程的細胞，而非只能在實驗室中發現) 他們成功地從老鼠胚胎第8.5天的神經摺 (neural fold) 中分離出一群具有類似能力 (可分化為中樞神經及神經嵴細胞) 的細胞，並將他們稱為"原代神經板邊界幹細胞" (primary neural plate border stem cells, pNBSC)。利用大數據轉錄體學 (transcriptome analysis) 分析進一步發現，初代及誘導的NBSC均具有相似的基因表現，類似於發育時期前腦後部的區域。
總之，本文提供了一種產生神經幹細胞的新方法，這個方法可以分離/培養出可大量增殖並具有神經幹細胞特性的細胞，更可進一步被應用於神經疾病和再生醫學。
