干細胞大牛Cell Stem Cell：四步驗證干細胞

日期：2016-07-18 08:57:28

瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）和美國的科學家們開發出了一種強大的方法，確定人類胚胎干細胞的特征以及它們的醫療應用潛力。

干細胞的多能性是將它們用于再生醫學和組織工程學的關鍵。多能性指的是細胞分化為不同細胞類型的能力。這意味著我們要能夠可靠地獲得、培養和維持完全多能性干細胞。生成處于多能性最早期，即基態（ground）或原始態(naïve)的人類胚胎干細胞非常的困難，而在小鼠細胞中則很容易做到這一點。

麻省理工學院Rudolf Jaenisch，Salk研究所Joe Ecker，及瑞士洛桑聯邦理工學院Didier Trono的三大實驗室，現在開發出了一個四步的過程來確定人類胚胎干細胞的準確標記，將它們與精確的發育時間關聯起來。這項首先針對人類胚胎干細胞的研究工作發布在7月14日的《細胞干細胞》（Cell Stem Cell）雜志上。

第一個標準涉及一種嚴格的檢測，看看原始態干細胞對小鼠-人類胚胎的貢獻。如果生成的生物體（所謂的“嵌合體”）包含任何人類的DNA，這標志著這些干細胞移植成功。

第二個標準是檢測450萬個稱作為“轉座子”的RNA生物標記物的表達譜，轉座子是可以在基因組中四處移動的遺傳元件——事實上，它們構成了一半的人類基因組。由于它們可以通過將自身插入到基因中引起危險的突變，在胚胎早期發育階段轉座子實際上受到抑制。然而，一些轉座子也調控了基因表達，在維持生物體穩態中起至關重要的作用。研究人員證實分析在干細胞中活化的轉座子是它們多能性階段一個極其敏感和高度可重復的指標。

第三個標準的焦點是這些細胞的DNA甲基化狀態，相比于始發態(primed)胚胎干細胞，原始態胚胎干細胞中DNA甲基化較低。最后，第四個標準是女性原始態細胞中X染色體的表觀遺傳狀態，其與人類植入前胚胎相似。

這項研究為廣泛地評估人類多能細胞的階段、狀態和質量提供了一張線路圖，可以克服當前在研究和臨床應用中使用這些細胞的一些限制。基于這項工作，研究人員已開發了一個叫做Cellphmed的啟動項目。該公司的使命是簡化第二個標準的實驗工作，其中涉及分析轉座子的轉錄譜，生成一些可用于廣泛的研究和臨床應用的人類細胞標記物。

Rudolf Jaenisch是干細胞研究領域的權威人物，他是Whitehead研究所的創始人之一，曾經擔任過國際干細胞學會的主席。其在一系列的領域做出了有影響的工作，包括基因敲除小鼠、表觀遺傳學研究、核移植、iPSC等，解決了這些領域幾乎所有的重要問題。

Jaenisch曾在1974年成功構建出第一只轉基因小鼠，由此改變了遺傳學的研究模式。2013年他在Cell雜志上發表了一項研究成果，將再次徹底改變遺傳工程動物模型的構建方式，甚至有可能重新定義哪些物種可作為模式生物。

2015年，Jaenisch領導Whitehead研究所的研究人員開發出了一種方法，監測單個細胞中隨著時間推移發生的DNA甲基化改變。這一突破性的研究成果發布在頂級科學期刊Cell雜志上。

2015年12月，Jaenisch和Whitehead生物醫學研究所的Richard A Young博士共同領導研究人員，構建出了在人類胚胎干（ES）細胞和成體細胞中構成人類基因組三維（3D）結構，并調控了基因表達的DNA環的圖譜。一些基因和調控元件在這一染色體框架內的定位有可能幫助科學家們更好地指導他們的基因組研究，確立突變與疾病發生發展之間的關系。這一成果發布在Cell Stem Cell雜志上。

2016年4月， Jaenisch和Whitehead研究所的研究人員利用一種新方法確定了，在全基因組關聯研究(GWAS)中鑒別出的一種非編碼突變是如何促成散發性帕金森病(PD)的。這種方法可用于為其他有遺傳性病因的散發性疾病，如多發性硬化癥、糖尿病和癌癥分析GWAS結果。他們的結果在線描述在Nature雜志上。