評論文章指出ES和iPS細胞可分化為脂肪細胞

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評論文章指出ES和iPS細胞可分化為脂肪細胞
       近日，評論雜志Nature Reviews Molecular Cell Biology上刊登的一項評論文章指出，Cowan和同事如今報告了一種有效且一致的方案，能夠將ES和iPS細胞分化為白色與褐色脂肪細胞。人類胚胎干（ES）細胞和誘導多能干（iPS）細胞都具有在研究疾病的模型中產生病人特定體外細胞的能力。然而，將這些細胞轉化為相關的成熟細胞類型則依然是一項挑戰。
首先，作者從人體ES和iPS細胞中生成了間充質祖細胞（MPC），這是一種脂肪前體細胞。ES和iPS細胞系被分化為胚狀體，隨后將其放置到培養皿中，從而獲得能夠被擴大10到12代的復制纖維原樣細胞。這些細胞被稱為纖維原細胞樣MPC，這是緣于它們的轉錄屬性，以及分化為成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞的能力。
接下來，作者試圖將這些MPC轉化為白色及褐色脂肪細胞。為了獲得白色脂肪細胞，MPC被慢病毒載體結構加以轉換，從而使其能夠誘導轉錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ2（PPARγ2）的表達，這是脂肪形成的一種關鍵調節因子。在PPARγ2誘導表達16天后，大約88%的細胞被分化為白色脂肪細胞，但是當在脂肪形成介質中培養時，只有9%的非轉換MPC分化成白色脂肪細胞。此外，當PPARγ2表達被關閉后額外培養4周時，PPARγ2編程細胞保持了成熟白色脂肪細胞的特征。因此，PPARγ2的外源性表達足以引發MPC向白色脂肪細胞的轉換，但這并不是保持白色脂肪細胞所必須的。同樣地，利用兩種轉錄因子組合——PPARγ2–C/EBPβ （CCAAT/增強子-捆綁蛋白質-β）和PPARγ2–C/EBPβ–PRDM16 （PR域-包含16）——MPC被編程從而有效分化為褐色脂肪細胞。

為了評估編程白色脂肪細胞和初級白色脂肪細胞之間的相似性，Cowan和同事利用幾種方法生成并分析了這些細胞的轉錄屬性。他們發現這些屬性驚人地相似，意味著導致PPARγ2的編程對于白色脂肪細胞的生成是一種可靠的方法。此外，表達了已知的褐色脂肪組織標記物以及具有轉錄物屬性的編程的褐色脂肪細胞與這些白色脂肪細胞明顯不同。

白色脂肪組織的特長在于能量儲存，而褐色脂肪組織的主要功能在于產生熱量。重要的是，這兩種編程細胞類型展現了成熟細胞的功能性質。例如，編程白色脂肪細胞能夠實現脂類分解和脂肪酸的儲存及合成，并且它們都能夠對胰島素產生響應。編程褐色脂肪細胞也能夠完成脂類分解，并且顯著增強了線粒體活性，而這正是之一細胞類型所具有的特征。此外，將編程白色及褐色脂肪細胞移植到小鼠體內所產生的組織在形態和功能上也類似于相應的初生組織。

總體而言，這些結果表明了人體ES及iPS細胞如何能夠被有效編程為白色及褐色脂肪細胞，這將能夠用來模擬與人類脂肪相關的疾病。