体細胞から iPS 細胞への再プログラミング

体細胞は、Oct4、Sox2、Klf4、c-Mycの4つの転写因子の遺伝子を人工的に導入することで再プログラムできます。これらの遺伝子は、ウイルスベクターを使用して細胞に別々に導入されます。

遺伝子がゲノムに組み込まれると、これらの転写因子が発現します。さらに、細胞の遺伝子発現パターンを変化させて、細胞増殖を活性化し、代謝を変化させ、細胞骨格を再構築します。

c-Mycは遺伝子を活性化して細胞増殖を促進し、クロマチンを再編成して他の3つの転写因子が多能性に必要な遺伝子に結合して調節するのを助けます。

Klf4はOct4およびSox2と複合体を形成し、自己複製に必要な転写因子であるNanogの発現を活性化します。さらに、Klf4は細胞老化に関与する特定の遺伝子を抑制し、多能性をさらに維持します。

Oct4、Sox2、Nanogは、代謝変化や細胞骨格の再編成(数世代にわたって細胞を多能性に変えるイベント)に関与する遺伝子を含む、300以上の遺伝子を調節する中核的な転写因子です。