Nature：核移植與iPS技術，孰優孰劣
日期：2014-07-03 08:54:51
來自加州大學圣地亞哥醫學院、俄勒岡健康與科學大學(OHSU)及Salk生物研究所的研究人員組成的一個研究小組，第一次證實采用不同重編程方法構建的干細胞所生成細胞存在差異。這一發表在7月2日《自然》（Nature）的研究提供了有關干細胞基本生物學的一些新認識，并有可能最終促使改進干細胞療法。
能夠發育成為所有的細胞類型，多能干細胞作為新興細胞移植療法的基礎，為解決從糖尿病、阿爾茨海默氏癥、癌癥到脊髓損傷等一系列廣泛的疾病帶來了巨大的希望。理論上，可以構建并編程干細胞來替代人體每個器官病變或缺乏的細胞。
用體外受精生成的廢棄胚胎培育出的人類胚胎干細胞(ES細胞)符合金標準，但出于倫理和供應方面的考慮ES細胞的應用長期受限。科學家們由此轉向了其他兩種干細胞構建方法：體細胞核移植(SCNT)和誘導多能干細胞(iPS細胞)。前者是將來自一個成體細胞的遺傳物質轉移到一個空卵細胞中，后者則是通過人為地開啟某些目標基因來使成體細胞恢復至一種干細胞狀態。
直到現在，也沒有人直接、密切地比較過采用這兩種方法獲得的干細胞。科學家們發現它們生成了一些明顯不同的結果。論文共同資深作者、加州大學圣地亞哥醫學院生殖醫學系助理教授Louise Laurent博士說：“與iPS細胞相比，核移植ES細胞跟真正的ES細胞更為相似。它們更加完全地被重編程，具有較少因重編程過程引起的基因表達和DNA甲基化水平改變。”
近年來iPS細胞的開發和利用呈指數級增長，很大程度上是因為只需短時開啟4個基因組合誘導成體細胞回復至多能狀態，就可以用成體細胞（通常是皮膚細胞）來生成它們。
Laurent指出，人們已利用來自患者的細胞生成的iPS細胞系構建出了許多不同疾病的模型，由于不需要接受免疫抑制，能夠生成來自患者、并可以移植回患者體內的個體化iPS細胞讓許多人感到興奮。
這種核移植方法是由最近俄勒岡健康與科學大學胚胎細胞和基因治療中心主任及教授Shoukhrat Mitalipov博士領導的一個研究小組率先所開發。這一技術與克隆過程相似，但多能細胞是收集自發育為成熟生物體之前的早期胚胎。
研究人員利用相同的皮膚細胞作為供體遺傳物質來源，構建出了4種核移植ES細胞系和7種iPS細胞系，隨后將它們與兩種標準的人類ES細胞系進行了比較。利用一組標準測試他們證實了所有13種細胞系均具有多能性。
然而當研究人員采用一些強有力的基因組技術展開更仔細的分析，檢測每種細胞系的DNA甲基化和基因表達標記時揭示出了利用三種方法生成的干細胞之間一些重要的差異。尤其是，科學家們發現相比于iPS細胞，核移植ES細胞中的某些DNA甲基化和基因表達模式與ES細胞更為相似，揭示出了重編程過程自身引起的一些改變。
論文的共同資深作者、Salk生物研究所基因組分析實驗室主任及教授Joseph R. Ecker博士說：“如果你相信基因表達和DNA甲基化很重要，那么越是接近胚胎干細胞的模式就越好。現在，相比iPS細胞核移植細胞更接近胚胎干細胞。”
Mitalipov說：“我認為這些結果表明了，SCNT是細胞替代療法更優越的候選方法。我真的相信，利用這種方法來生成干細胞將在某一天幫助我們治療及治愈現在挫敗我們的各種疾病。”
Laurent說，盡管相比于iPS細胞，核移植細胞能夠更好、更準確地代表人類ES細胞，廣泛采納應用它們還存在一些重大障礙。“不僅是核移植技術上存在困難，聯邦資金也不能應用于涉及這一程序的實驗。”
她說，另一方面，這些研究結果有可能促使改進iPS細胞重編程方法。“我們的結果表明廣泛應用的一些iPS細胞重編程方法使得細胞在大的方面與標準ES細胞相似，但當你仔細地檢測時會發現一些重要的差異。通過利用卵細胞來完成這一任務，我們可以更加接近真實的東西。如果我們能夠弄清楚卵細胞中的什么因子驅動了這一重編程過程，或許我們能夠設計出一種更好的iPS細胞重編程方法。”
