中研院研究發現環形RNA為調控多能幹細胞的關鍵

中研院,〈發現多能性幹細胞關鍵:環形RNA 可望推進再生醫學及創新醫療技術〉,2018年1月2日。Robert Service


【本刊訊】一般而言,身體中的細胞會隨著時間受傷、老化,因此,如何讓細胞重新修補或正常的進行再生,則在生物體中扮演很重要的關鍵。而最近,由中央研究院細胞與個體生物學研究所郭紘志副研究員的研究團隊發現人類的多能性幹細胞中,有一種稱作環形核糖核酸(circular RNAs)的物質,具有調控幹細胞和維持與分化的功能。

多能性幹細胞(multipotent stem cells),可被分化成各種不同的細胞,以替代已損壞或老化的細胞,是提供身體進行修補的方法,也是現今於再生醫學、發育生物學、疾病致病機轉與新藥開發領域帶來諸多新發現與新療法。世界上有許多研究與醫療機構也正以此幹細胞為基礎,進行更多的臨床細胞治療及藥物開發運用。

人類的多能性幹細胞則可分為「胚胎幹細胞(embryonic stem cells, ESC)」與「誘導式多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPSC)」。胚胎幹細胞取自於胚胎,在一般情況下並不易獲得;誘導式多能性幹細胞則可以透過人工方法誘導人類細胞成多能性幹細胞。雖然多能性幹細胞能建立在許多應用上,但其多能性如何維持,或啟動其分化成各種細胞的機制尚不清楚。

因此,在這項研究中,研究團隊發現人類多能性幹細胞含有大量的環形RNA,而其中一種環形RNA——circBIRC6,則可維持幹細胞的多能性。除此之外,並藉由控制circBIRC6的表現,研究人員可以調控多能性幹細胞維持其多能性或啟動分化,並發現一個可控制多能幹細胞的開關。

研究人員表示,其實環形RNA的存在是近幾年的新發現。基因從DNA轉錄(transcription)成直線式的RNA,再藉由反式剪接(back-splicing)形成環形RNA。

環形RNA過去被認為是基因轉錄過程的錯誤。不過目前的研究顯示,環形RNA可以調控細胞內的基因表現,其實不是錯誤,反而有著重要的功能。

這項研究成果也提供了現今幹細胞應用中某些限制的解決方法,像是細胞癌化、細胞分化時專一性低等。藉由控制環形RNA,可調控多能性幹細胞分化出特定體細胞,或是由體細胞誘導出的誘導式多能性幹細胞,藉此降低細胞移植後之可能癌化現象、提高細胞治療的安全性。研究團隊也希望透過此類多能性研究,可以有效應用多能性幹細胞於再生醫學中。

此篇論文已發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊中。研究人員也表示,環形RNA除了開啟多能性幹細胞的應用潛力外,未來也希望能有助於發展創新醫療技術,將環形RNA作為診斷或治療疾病的標的,成為未來醫療方針之一。


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