iPSCs——從皮膚原代細胞制備而來的干細胞，可以轉化成身體中任何類型的細胞，從而*改變了生物醫(yī)學科學。它們有助于再生醫(yī)學和藥物發(fā)現(xiàn)的突破，從而超越了研究人員曾經(jīng)想到的可能性。但是，就像任何新技術一樣，iPSCs也有需要改進的空間。例如，使用現(xiàn)有的技術，只有不到百分之一的成人皮膚細胞被重編程為iPSCs。
科學家們以一個非常不同的目標開始：制備一個細胞模型來研究進行性骨化性纖維發(fā)育不良（FOP）。這種極為罕見的遺傳性疾病，可導致肌肉、肌腱和韌帶轉化成骨質，因此綽號“石人綜合癥”。這種疾病是由ACVR1基因中的一個突變造成的，它能過度激活一個對于胚胎發(fā)育非常重要的原代細胞信號過程，并涉及一個稱為BMP的蛋白質。
令人驚訝的是，科學家們發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，他們用來自FOP患者的細胞制備出的iPSCs細胞更多。他們認為，這是因為BMP信號可促進細胞更新——一個細胞復制的能力，并使它們保持在一個多功能的狀態(tài)，能夠成為任何類型的細胞。這兩個特征是干細胞的關鍵特性。為了證實他們的預感，研究人員阻止BMP信號通路，這會導致FOP患者細胞產(chǎn)生更少的iPSCs。相反，激活這個信號通路可產(chǎn)生更多的iPSCs。
山中伸彌以前的博士后YoheiHayashi博士說：“zui初，我們想建立一個FOP模型，也許可以幫助我們了解特定基因突變?nèi)绾斡绊懝切纬?。我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，來自FOP患者的細胞比來自健康人的細胞能夠更地重編程。我們認為，這可能是因為導致骨細胞增殖的相同途徑，也有助于干細胞再生。”
這項研究表明，一個自然發(fā)生的基因突變可提高iPSC生成的效率。用攜帶遺傳突變患者的原代細胞制備iPSCs不僅對疾病模型是有用的，而且也為重編程過程提供了新的見解。