Nature：細胞多能性誘導指南
日期：2014-12-12 08:54:43
來自于成熟細胞的多能干細胞能分化成為幾乎類型的細胞。日前科學家們對這個重編程過程進行了全面分析，并由此發現了一種新型的多能細胞。
多能性是指細胞生成機體所有細胞類型的能力，一般存在于早期胚胎發育中。從胚胎能分離到兩種不同的多能細胞進行體外培養：胚胎干細胞和外胚層干細胞。此外，特定的轉錄因子組合（重編程因子）能使成熟細胞恢復多能性，成為誘導多能干細胞（iPSC）。iPS重編程會生成一系列不同的細胞類型，說明可能存在未被發現的多能狀態。
十二月十日發表的五篇文章（兩篇Nature三篇Nature Communications）就描述了iPS重編程的新型多能性產物，F-class細胞。
這五篇文章來自于Project Grandiose，這個項目旨在從客觀角度深入分析iPS重編程過程。研究人員認為，廣泛記錄重編程每個階段發生的分子和細胞轉變，能夠得到iPS重編程的完整路線圖，幫助人們理解重編程時出現的不同多能細胞，這些細胞差異在許多研究中受到了忽視。
F-class細胞的得名于其獨特的模糊形態，是一種不同于胚胎干細胞ES和外胚層干細胞的多能細胞。在傳統重編程方法中，達到多能性之后宿主細胞表達的因子會沉默重編程因子。然而，F-class細胞的維持依賴于轉錄因子持續性的高表達。
研究人員發現，F-class細胞形態模糊是因為它們粘性低。粘性低加上增殖快，意味著這些細胞更適合大規模生產，而細胞療法正好要用到大量的細胞。不過，F-class細胞對轉基因的依賴目前還是其臨床應用的一大障礙。
研究人員進行了目前最詳盡的重編程分析，明確了通向多能性的不同分子路徑。舉例來說，他們揭示了決定ES狀態和F-class狀態的關鍵決定因素。F-class狀態的出現依賴于抑制ES細胞中表達的基因，這是通過組蛋白H3賴氨酸27的三甲基化實現的。而DNA甲基化標簽的喪失是ES狀態所必需的條件，F-class細胞保留有一些這樣的標簽。研究總結道，DNA甲基化在iPS重編程中起到了至關重要的作用，是F-class狀態和ES狀態的表觀遺傳學轉換開關。
這項研究分析了iPS重編程過程中小RNA（轉錄后調控子）發生的改變，發現有一組特殊的microRNA為F-class多能性提供支持。研究還表明，在細胞重編程過程中有兩波蛋白表達的改組，而且F-class狀態和ES狀態的蛋白表達模式存在差異。
Project Grandiose開啟了全新的研究領域，向人們展示了體外重編程達到的新型多能狀態。這說明細胞重編程可能還有其它的多能性終點，胚胎發育中也可能出現了更多的多能狀態。
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