科學家設定多能干細胞質量評估標準

日期：2016-06-14 10:13:59

隨著使用再生干細胞療法的前景日益臨近，最近一個生物醫學科學家財團報道稱，在他們分析的來自10個研究機構的誘導多能干細胞中，有大約30%的干細胞在遺傳上是不穩定的，不能安全地用于臨床。

6月9日在《Stem Cell Reports》雜志發表的一項研究中，在美國國家心臟、肺和血液研究結構的資助支持下，一個多機構的研究小組，對一大組誘導多能干細胞（iPSCs）進行了綜合性的描述。這些專門的iPSCs是從成人皮膚或嬰兒臍帶血細胞重編程而來的，并可能成為體內任何的細胞類型，這種情況被稱為多能性，可模擬人類胚胎干細胞（hESCs）的功能。

作為祖細胞生物學財團的一部分，科學家們正在努力證實，這一日益興起的醫學研究領域是建立在安全和合理的科學之上。盡管生產安全有效的iPSCs的技術是存在的，但是研究人員報道稱，他們遇到了一個意外數量的不穩定的細胞生產過程。這包括一些被細菌污染或攜帶癌癥相關基因和突變的細胞系。

本文資深作者、辛辛那提兒童醫院醫學中心實驗室的Carolyn Lutzko博士指出：“令我們很驚訝的是，在這項研究中發現了大量不穩定的細胞系，這突出了為干細胞療法設立環境安全標準的重要性。我們研究的細胞系，有很多是符合質量標準的，但是意外數目的、不符合這些標準的細胞系，不能用于臨床療法。”

研究人員還宣布建立一個在線門戶網站和數據庫：https://www.synapse.org/。它使科學家開放獲取來自研究的數據，來支持自己對iPSC為基礎的干細胞療法的研究。這可讓研究人員對目前在其實驗室產生的iPSCs的質量和穩定性進行比較。

不同的工具，不同的結果

研究人員比較了不同機構提交的58個不同的細胞系。研究人員用各種方法生成的細胞具有各種基因和起源，如成人皮膚或嬰兒臍帶血細胞。研究人員對iPSCs進行了遺傳穩定性、多能性和其他科學標準的評估。

遺傳穩定性對于iPSCs安全是至關重要的，可避免實驗療法觸發的癌癥或其他醫學問題。在被指示成為特定的細胞類型之前，iPSC細胞系不斷更新并以一種空白的形式擴增，而不會引入遺傳錯誤，這也是至關重要的。研究人員還比較了iPSCs與人類胚胎干細胞的分子和功能特征，它們很少被用作基準測試質量的金標準。

56個iPSC細胞系如何很好地符合質量標準，依賴于重編程細胞（皮膚vs血液，男性vs女性）的起源和特定的編程方法。這些不同的方法包括各種重組基因、載體（將遺傳物質傳遞給細胞的工程病毒）或質粒（可以傳遞重組基因的小DNA分子）的使用。

畸胎瘤測試

多能性意味著，iPSCs可以生成構成身體的三個基本生殖細胞系——內胚層(腸道區)、外胚層(表皮，神經組織等等)和中胚層(肌肉、血液細胞等)。多能性可以被測試來確定iPSC細胞系是否能夠形成所謂的畸胎瘤——由不同的細胞類型(牙齒、骨、腦等等)組成的良性腫瘤。

Lutzko說，據認為，質量低劣的iPSC細胞系不是多能性的，由于費用問題，直到當前研究為止，這個理論都沒有得到仔細測試。這促使Lutzko和她的同事，想檢查和探究所有iPSC的細胞系——高的和低的質量，是否可能產生畸胎瘤。

為此，研究者們向實驗室小鼠模型中注入不同的iPSC細胞系，以探究是否形成了腫瘤，其次，探究腫瘤是否包含三種不同的生殖細胞類型。測試表明，遺傳上穩定的和不穩定的iPSC細胞系，都可形成具有所有三個生殖細胞層的畸胎瘤。

根據這項研究的作者介紹，雖然遺傳上不穩定的iPSC細胞系展示出了多能性，但是涉及的臨床背景也可能導致癌癥，從而再次強調了對安全重編程方法的需要。

2014年1月，中國農業大學田見暉教授課題組與北京生命科學研究所高紹榮研究員實驗室，共同發現了一個被稱作Zrsr1的基因，該基因甲基化水平的高低將影響誘導多能干細胞（iPS細胞）的質量，并能用于鑒別iPS細胞的優劣。這一研究對iPS細胞在再生醫學及藥物開發利用方面將有重要價值。相關閱讀：我科學家發現一個基因影響誘導多能干細胞質量。