直接重編程

① 細胞核重編程的介紹

細胞核重編程指的是細胞內的基因表達由一種類型變成另一種類型。早期對青蛙克隆的研究為重編程提供了初步的實驗證據，之後的證據則包括體細胞核移植、細胞融合、外源基因誘導的重編程以及直接重編程。

② 編程的基本概念

③ 什麼是細胞重編程，什麼是細胞轉分化它們的過程是怎樣的求詳解！拜託了！！

2006年日本科學家山中伸彌(Shinya
Yamanaka)首次利用病毒載體將四個轉錄因子(Oct4，Sox2，Klf4和c-myc)的組合轉入分化的體細胞中，使其重編程而得到了類似胚胎幹細胞的一種細胞類型——誘導多能幹細胞(iPSCs)。這一了不起的成果在本月早些時候被授予了諾貝爾生理學/醫學獎。
盡管近年來iPS技術不斷取得發展，各種改良技術時有出現。然而轉化效率低下一直都是科學家們頭疼的問題。成為了iPS臨床轉化的重要障礙之一。此外，由於基因插入可能導致細胞癌變，研究人員和臨床醫生對於推動這些細胞的潛在治療應用也一直抱謹慎的態度。
現在，斯坦福大學醫學院的研究人員設計了一種高效安全的新方法，只需利用基因編碼的蛋白就可以生成誘導多能幹細胞。這一研究成果發布在10月26日的《細胞》(Cell)雜志上。
這並非是首次嘗試這樣的方法。許多研究人員曾證實利用蛋白質來生成誘導多能幹細胞雖然有可能實現，但效率卻遠遠低於病毒方法。斯坦福大學的研究人員能取得前所未有的成功歸因於一個意外的發現：最初方法中使用的病毒不僅僅對於基因傳遞至關重要。
斯坦福大學心血管研究所副所長和醫學教授John Cooke博士說：「過去一直認為病毒僅僅是作為特洛伊木馬(Trojan
horse)將基因傳遞到細胞中。現在我們知道病毒可導致細胞松開染色體，使得DNA發生逆轉至多能狀態必需的改變。」
無需人類胚胎，iPS細胞為解決與幹細胞研究相關的倫理道德困境提供了一個可能的替代方法。它們由機體內承擔某一專門功能的成體細胞生成。在山中伸彌之前，人們認為這些細胞絕不可能恢復為起源的多能幹細胞。然而山中伸彌卻證實這些高度特化的細胞比之前認為的具有更大的發育靈活性或可塑性。在存在四個基因的條件下，它們就可以呈現出胚胎幹細胞的特徵，在合適的條件下可以變成幾乎所有的細胞類型。
現在Cooke研究小組確定了這一轉變發生的一個重要的組件。Cooke說：「我們發現當細胞暴露於一種病原體時，它會發生改變以適應或抵禦挑戰。這一先天免疫的一部分包括促進了DNA的可接近性。這使得細胞能夠伸入它的遺傳工具箱中，取出生存所需的東西。」它也使得多能誘導蛋白能夠修飾DNA，將皮膚細胞或其他的特化細胞轉變為一種胚胎幹細胞樣的細胞。
由於細胞激活了一種與存在病毒遺傳物質時的炎症相似的免疫反應，研究人員將這一過程稱為「轉炎症」(
transflammation)。他們認為他們的研究發現有可能為在人類中使用iPS細胞，以及闡明多能性發生藉助的生物學信號通路鋪平了道路。
Cooke和同事們一開始就致力於優化利用細胞滲透性蛋白來重編程成體特化細胞變為多能幹細胞。他們知道蛋白質進入到了細胞的細胞核中，在實驗室它們能夠結合正確的DNA序列。它們還能夠維持過去採用其他方法重編程細胞的多能性。那麼為何這些蛋白遠不如病毒方法有效呢?
當研究人員將暴露於細胞滲透性蛋白的細胞的基因表達模式與負載基因的病毒感染的細胞進行比較時獲得了突破：它們完全不同。Cooke想知道是否有可能病毒的某些特性對此負責。
研究人員利用細胞滲透性蛋白質和一種無關病毒重復了這一試驗。多能性轉化的效率顯著提高。進一步的調查揭示這一效應是由於細胞內Toll樣受體3(Toll-like
receptor 3)信號激活所致，利用小分子模擬這一病毒遺傳物質觸發信號通路具有相似的效應。
「這些蛋白質是非整合性的，因此我們不必擔心病毒誘導對宿主基因組的損害，」Cooke說。此外他還指出利用細胞滲透性蛋白可以賦予對重編程過程更高水平的控制，有可能促成在人類治療中使用iPS細胞。
「現在我們知道當受到病原體挑戰時細胞會呈現出更大的可塑性，理論上我們可以利用這一信息進一步操縱細胞誘導直接重編程，」Cooke說。
直接重編程涉及將像皮膚細胞這樣的一種特化細胞誘導成為如內皮細胞這樣的一種細胞分化類型，無需通過中間的多能狀態。斯坦福大學的研究人員Marius
Wernig博士利用直接重編程成功地將人類皮膚細胞轉變為了功能性的神經元。

④ 肝細胞的蛋白質在胚胎期和成人時期有什麼區別

肝細胞的蛋白質在胚胎期和成人時期有什麼區別
細胞分化（cell differentiation）是指同一來源的細胞逐漸產生出形態結構、功能特徵各不相同的細胞類群的過程，其結果是在空間上細胞產生差異，在時間上同一細胞與其從前的狀態有所不同。細胞分化的本質是基因組在時間和空間上的選擇性表達，通過不同基因表達的開啟或關閉，最終產生標志性蛋白質。一般情況下，細胞分化過程是不可逆的。然而，在某些條件下，分化了的細胞也不穩定，其基因表達模式也可以發生可逆性變化，又回到其未分化狀態，這一過程稱為去分化（dedifferentiation）。
細胞分化的特點包括：① 細胞分化的潛能隨個體發育進程逐漸「縮窄」，在胚胎發育過程中，細胞逐漸由「全能」到「多能」，最後向「單能」的趨向，是細胞分化的一般規律；② 細胞分化具有時空性，在個體發育過程中，多細胞生物細胞既有時間上的分化，也有空間上的分化；③ 細胞分化與細胞的分裂狀態和速度相適應，分化必須建立在分裂的基礎上，即分化必然伴隨著分裂，但分裂的細胞不一定就分化。分化程度越高，分裂能力也就越差；④ 細胞分化具有高度的穩定性，正常生理條件下，已經分化為某種特異的、穩定類型的細胞一般不可能逆轉到未分化狀態或者成為其他類型的分化細胞；⑤ 細胞分化具有可塑性，已分化的細胞在特殊條件下重新進入未分化狀態或轉分化為另一種類型細胞的現象。
近年研究發現，一些「誘導」因子能夠將小鼠和人的體細胞（如皮膚成纖維細胞）直接重編程（reprogramming）而去分化為具有多向分化潛能的誘導多能幹細胞（inced pluripotent stem cells，iPS細胞），其中小鼠的iPS細胞已被證明具有發育全能性。
細胞分化受多種因素影響。胚胎時期，胚胎細胞間相互作用影響其分化的方向，胚胎細胞存在誘導、競爭和抑制的關系。不相鄰的遠距離的細胞主要通過激素作為相互作用的分化調節因子。細胞分化的方向可因為環境因素的影響而改變。

⑤ 《假面騎士》：為何大家都想看到他吃癟

《假面騎士》系列是特攝界的一大經典，隨著去年騰訊的正版引進，接觸到這個系列的小夥伴是越來越多了。今天小槽就跟各位小夥伴來討論一下《假面騎士Ex-Aid》里的無敵玩家。

完全無敵的玩家

因為《假面騎士Ex-Aid》是以「游戲」為主題，所以主角的最終形態就成了游戲里的金手指，直接開掛打怪了。當然啦，在劇中肯定不會直接說無敵玩家相當於金手指，檀黎斗給出的解釋是「主角開無雙的游戲」。

小槽在這里說明一下，看小說還是看仔細點比較好。重編程命中了無敵玩家沒錯，但是解除變身是永夢自己解除的，不是因為承受不住帕拉德的必殺才解除變身的。相當於重編程喚醒了永夢的意識，洗腦效果解除，自然也就不會再攻擊帕拉德了。

各位小夥伴你們怎麼想呢？歡迎在評論區留言討論。

⑥ 細胞核重編程的相關的機理

將一個活細胞核成功地移植到已經去核的蛙卵中的實驗，首次證明可以通過實驗方法來逆轉細胞的分化狀態。Briggs和King首次成功實現通過移植Rana pipiens的囊胚細胞核產生會游動的蝌蚪。但是，他們發現如果移植的是處於胚胎發育較晚階段（腸胚）的細胞核，就會出現非正常發育現象。於是，他們提出細胞分化可能涉及不可逆轉的細胞核轉變。不久之後，有人在南非青蛙Xenopus laevis上進行了相似的實驗。按照同樣的實驗方法，他們發現即使用於移植的核是來自於完全分化的細胞，也能得到發育完全正常並且具有生育能力的雄性和雌性青蛙，在該實驗中是供體蛙的小腸上皮細胞。這些實驗結果告訴人們，細胞分化是可以被完全逆轉的，並且不可逆的細胞核變化是非必須的。這一過程涉及細胞核基因表達的改變，但並不涉及基因本身。因此，即使在發育過程中，細胞之間也能變成彼此不同、具有各自功能且能穩定存在的個體，但是基因組在所有不同細胞類型中都是一樣的（產生抗體的免疫細胞除外）。因此，它們具有保持形成其它不同類型細胞的潛力。
這一領域的突破來自於多利羊的實驗，這個實驗將從成體羊身上分離出來的，並且在體外培養的乳腺細胞的細胞核移植到去除了細胞核的羊卵內，從而產生出正常成體山羊。多利羊以及後來的探索研究表明，可以利用成體哺乳動物的細胞核來完全逆轉細胞分化過程，並且暗示，這一個機制可能也適用於人類。通過移植成體猴細胞核得到猴胚胎幹細胞的實驗就是證明這一假設的重要一步。這些具有完善的生長和分化功能的細胞是從用成體猴的細胞核移植到去核猴卵細胞後發育成的胚泡中分離出來的。因此，在人類的卵子裡面也非常可能包含著能逆轉成體人類細胞分化進程的因子。 用卵子進行細胞核重編程值得關注的一個地方是卵子具有以100%的效率重編程已經定向分化了的精子細胞核的能力。另外一個優點是利用這一方法並不需要對移植的細胞核及其產生的重編程細胞進行永久的遺傳學改變（即病毒插入、強制打開特定基因等）。因此，挖掘出其中的機理就顯得格外重要。我們需要解決的問題是為什麼重編程能夠成功實現？而又是什麼因素常常導致這一過程的失敗，即便是在使用卵子細胞的情況下？
有人利用卵母細胞（第一次減數分裂早期的雌性生殖細胞，是產生卵子的前體細胞）探索了卵細胞（處於第二次減數分裂中期）的重編程機制。許多移植進卵母細胞生殖泡的哺乳動物體細胞核被直接重編程而表達幹細胞標志基因，包括Oct4, Nanog和Sox2（圖1B）。在卵母細胞內進行的細胞核重編程不會產生新的細胞，但是與卵子相反的是，這一過程的發生既不需要細胞分裂，也不需要蛋白質的合成。與這個重編程伴隨而生的機制包括：異染色體的開放（圖3）；分化標記，如DNA甲基化的去除；組蛋白修飾以及組蛋白交換等等。這些機制發生的基礎是，受精卵擁有能引起上述效應的高濃度特定蛋白。如果卵子的蛋白能夠在幾秒或幾分鍾的時間內被交換到移植進來的體細胞核的話，那麼完全重編程就應該總會發生。
但是，這個概念卻和另一個事實相悖，那就是卵子常常不能完全重編程植入其中的體細胞核。如果以上所說的染色體蛋白迅速交換適用於卵子里用來重編程受精卵的細胞核的話，在卵細胞第一次分裂之後，蛙類細胞就會需要一定的時間，並且哺乳動物細胞需要更多的時間去完成徹底的重編程。但這通常不會發生。一個可能的原因是移植進來的細胞核攜帶了供體細胞的表觀遺傳學記憶。例如，在肌肉細胞里取出的細胞核，用於重編程後，在重編程的胚胎里發育出來的神經或其它非肌肉細胞里還會強烈的表達與肌肉相關的基因。這可能是由卵子組蛋白里大量存在的H3.3亞型整合到核移植後的供體細胞核里所引起的。組蛋白H3.3的表達被認為能阻礙重編程的發生，並且會保留以前基因表達的記憶。 從技術發展的角度來看，是有可能讓兩個細胞發生融合，同時用細胞分裂抑制劑來保證融合後兩個細胞核是分離的（圖1C）。在這些融合體裡面，主導細胞通常是體積較大並且分裂活性較強的那個，而且還會影響另外一個細胞核的基因表達情況。這方面的例子包括紅細胞和體外培養的正在增殖的細胞的融合，以及人類肝臟細胞和肌肉多核細胞的融合。如果去掉細胞核的一種體細胞的細胞質與另外一種細胞融合的話，它們也會將供體細胞的表達譜強加於受體細胞的細胞核之上。但是，由於這些融合細胞生長不佳，因而也沒有太大的醫學意義。
我們可以從上述這些實驗中得到一些重要的結論。其一，細胞核的漲大和染色體的去染色質化會發生在基因表達譜的重編程之前（圖3）。其次，新的基因表達譜並不依賴於供體基因表達譜的退去或者細胞分裂。所以上述這些都不是重編程所必需的。再一個重要的結論就是，分化的細胞以及胚胎的細胞包含可以改變其它細胞的細胞核基因表達情況的調節分子。當受體細胞體積非常大的時候，例如卵子或肌肉束（100個或更多的肌肉細胞形成的大型細胞），它自身的調節分子大大超過可以讓細胞產生出現胚胎幹細胞特徵的外來調節因子就變得可以理解了（圖4）。這些分子在正常生理情況下的作用可能是確保這些細胞以及它們的後代不會逃離它們所屬的種系或者改變細胞類型。換句話說，細胞似乎在不停地重編程自我以保證它們自己以及後代保留在原來的品系裡面。 該領域一個驚人突破發生在2006年，Takahashi和Yamanaka發現向小鼠成體成纖維細胞里轉入四個基因（Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4）以後，這些細胞能被誘導成為具有胚胎幹細胞特徵的細胞。後來引入Nanog表達的篩選系統後，得到的幹細胞移植到具有免疫耐受能力的受體胚胎時，還顯示出參與發育的能力。因此可以證明它們是具有多能性的，所以叫做誘導性多能幹細胞，或稱iPS細胞。從人的體細胞上獲得多能幹細胞也需要上述的四個轉錄因子或者另外一組由Oct4、Sox2、Nanog和Lin28組成的重編程基因。這些程序現在已經得到確認並得到了發展。實驗已證實iPS細胞可以從終末分化的胃和胰臟細胞中得到，並且在去除癌基因c-Myc的情況下也能得到。這些幹細胞似乎與胚胎幹細胞並沒有多大的區別，並將有可能最終培養出病人特異性細胞來進行細胞治療，也可用於提供合適的能分化為各種組織的細胞來源，或者用來測試潛在的治療葯物。但是，這些都需要在採用改良方法去除由病毒載體引起的基因組插入隱患後才有可能成為現實。最近的成果表明，穩定的基因組插入並非必不可少，並且有研究報道稱可以使用腺病毒或者質粒來傳導外源基因，意味著我們離成功又進了一步。
通過導入外源因子而使分化的體細胞變成iPS細胞的機理目前還不清楚。因為在早期的實驗中，這些細胞出現的比例是如此之低（起始細胞的110000~11000），並且被感染的細胞一般需要在外源因子存在的情況下增殖將近兩個星期，這些看似是偶然形成的iPS細胞的來源確實難以分析。在某些情況下，多能性狀態的維持可能需要抑制分化程序，其可能涉及的機制已經在其它綜述里提及。 通過外源表達基因來改變細胞的分化類型在很多年前就由Weintraub發現「主導基因」MyoD後提出了。過表達這個在肌肉細胞里特異表達的轉錄因子就足以將一系列非肌肉細胞轉變成為肌肉細胞了。然而，在其它一些類型的非肌肉細胞里，這種轉變只是暫時的，或者根本就無法觀察到。在觀察到肌肉樣的細胞出現之前，在好幾個細胞世代里對外源MyoD表達的選擇是必需的。一旦轉變成為肌肉細胞以後，MyoD就會激活自身的持續表達，外源MyoD的過表達就不再是必需的了。
細胞類型的轉換在其它好幾種細胞類型之間，特別是形成血液的細胞品系之間，也可以通過外源表達一些轉錄因子來實現。這些轉錄因子的相互平衡能激活或抑制決定細胞命運的基因表達。在這些變化當中（圖5C），在新類型細胞形成之前，可能涉及一個倒退到分化程度較低的狀態，也就是一個去分化過程。就MyoD而言，培養的細胞經過許多細胞分裂的選擇才能最終形成新的細胞類型。
在這個領域的一個最新的進展就是將胰腺的外分泌細胞直接轉變成內分泌的β細胞（圖5D）。在這個研究當中，用腺病毒轉入三個通常為胰島β細胞分化所需的轉錄因子：Pdx1、Ngn3和MafA後，就能夠將20%的成功轉染的外分泌細胞轉變成能產生胰島素的β細胞。攜帶外源基因的腺病毒不必整合到外分泌細胞的基因組當中，並且對外源基因表達的需求也是暫時的。另外，這一品系轉變並不需要細胞分裂。這個細胞品系轉換和由Yamanaka最早做出的iPS一樣，為轉變細胞命運提供一條共同的策略，那就是設法找出一系列的轉錄因子來實現細胞類型之間的轉變。 細胞分化的兩個基本特徵影響著我們對細胞核重編程的理解。一個是每種細胞似乎都表達著一些決定它們分化狀態的基因，這一特徵在細胞融合實驗中尤其明顯。因此，肌肉細胞就會通過自激活高水平的例如MyoD這樣的基因去維持自身的狀態。這樣，細胞越大，或者越像胚胎幹細胞，它就會擁有更多「自我重編程」分子。因此，卵子在沒有添加外源因子的情況下也很容易被重編程。
在所有重編程的實驗里，第二個基本特徵是當細胞的分化程度變得越高，通過外源基因來重塑表達譜就變得越困難。當細胞開始它們的終末分化道路時，分化的細胞狀態變得越來越牢固，並且堵上其它不恰當的分化途徑。掌握這個理論成為這一研究領域的一個巨大挑戰，並且大量的信息化工作已經在DNA和組蛋白層面上展開了。一個普遍的假說就是「快速逃逸」策略。我們提出在非活性轉錄基因的調控區，DNA和組蛋白的結合會變得越來越緊密。雖然大多數的蛋白質會以幾秒鍾或幾分鍾一次的頻率解離與之結合的DNA，並且在一些特殊情況還需要更長的時間，一個由多組分組成的蛋白復合物則可能會在DNA上擁有很長的逗留時間。因此，一個蛋白復合物的所有組分都剛好解離DNA，並且讓重編程因子結合上去的幾率非常小。在胚胎幹細胞里，大多數基因（在分化的細胞里這些基因是具有活性的基因）就會處於一種去濃縮的狀態，使大蛋白復合物具有較短的逗留時間。
根據這個假說，無論是通過核移植、細胞融合、iPS，還是轉分化來實現的重編程的發生幾率都依賴於統計學上DNA調控區域的可進入程度、作用時間、轉錄本的濃度和其它調控因子。體積大並且擁有大量調節因子的細胞，如卵子和肌肉管，就會像其它通過實驗增強轉錄因子濃度的細胞一樣容易被重編程。未來，一個重要的突破就是要掌握為何分化後細胞的細胞核比胚胎細胞的細胞核更難以重編程。這可能涉及到了組蛋白去濃縮化的解釋。

⑦ 我自己寫了綜述的中文，急需英文翻譯，請大神務必幫幫忙

細胞具有完整的代謝體系，與細胞活動、分化、生長、衰老、死亡等活動密切相關。已知成纖維細胞重編程為幹細胞過程中細胞由有氧磷酸化轉變為糖酵解模式，且過程中增加糖酵解中間產物可以提升重編程效率。但成纖維細胞低氧條件下直接重編程為心肌細胞過程中代謝機制尚未明確。心臟為機體供能中樞，代謝特點以能量代謝為主，心肌細胞以脂肪酸（FFA）氧化為主（60-90%），碳水化合物（葡萄糖）（10-40%）氧化次之。而已知低氧誘導因子-1（HIF-1）可以控制氧的傳遞和利用。低氧的條件下，HIF-1激活基因的轉錄，即使在有氧的條件下有利於糖酵解。低氧是否通過影響細胞的代謝重編程而影響整個重編程的過程呢？測試重編程過程中的能量代謝相關指標以及線粒體形態改變，觀察直接重編程過程中代謝的變化，為探測代謝影響重編程效率提供依據。
Cells with complete metabolic system, and cell activity, differentiation, growth, aging, death and other activities are closely related. It is known that the process of fiber cell reprogramming is the process of the transformation of the cells into the process of the transformation of the aerobic process to the mode of the sugar proction. However, the metabolic mechanism of direct reprogramming of fibroblasts in the process of myocardial cells is not yet clear. The heart is the body's energy supply center, the metabolic characteristics of energy metabolism, myocardial cells to fatty acid (FFA) oxidation (60-90%), carbohydrates (glucose) (10-40%) oxidation. And the known hypoxia incible factor -1 (HIF-1) can control oxygen delivery and utilization. Under hypoxic conditions, HIF-1 activates transcription of genes, even under aerobic conditions. Does hypoxia affect the whole reprogramming process by affecting the metabolic reprogramming of cells? The energy metabolism and the changes of mitochondrial morphology in the process of re programming, and to observe the changes of metabolic changes in the process of direct reprogramming.