Cell重要成果：構建初始態人類干細胞

日期：2014-09-15 09:13:33

來自英國Babraham研究所的科學家，與劍橋干細胞研究所和歐洲生物信息學研究所的同事們在9月11日的《細胞》（Cell）雜志上發表了他們的最新研究成果，這為研究人員能夠生成基礎狀態的、初始態（naïve）人類干細胞滿足未來的醫學應用增添了希望。

在這項研究中研究人員證實，只需重設轉錄因子控制回路，就可以將人類干細胞回復至一種基態，使其失去將它們標記為特異細胞譜系的一些特征，轉而重新獲得非特化細胞身份，擁有發育為所有細胞類型的無限潛力。

在這項研究中，研究人員將人類干細胞重設為一種多能性狀態。以往的小鼠研究描繪出了基態小鼠干細胞的一些特征，該研究小組證實重新設置的人類多能干細胞很大程度上共享了這些特征，并確證了這些人類細胞的確回復至一種初始態。

Gabriella Ficz 博士、Wolf Reik 教授和Babraham研究所的同事們，針對這一基態人類干細胞展開分析，調查了細胞中的表觀遺傳調控。表觀遺傳是在DNA序列不發生改變的情況下，通過DNA修飾來影響基因表達。例如，DNA上的甲基化學標記可以沉默基因表達。

隨著細胞呈現出確定的細胞身份，它們會獲得一些表觀遺傳標記。因此，早期的胚胎細胞顯示低甲基化水平，這與它們尚未定向至一種特殊的細胞命運相一致。去年，Babraham研究小組發現重設小鼠胚胎干細胞基因組發生了大范圍的去甲基化。

Ficz和Reik證實，總體上，這些重設人類干細胞顯示整個基因組甲基化標記喪失；它們實質上擦除了一些表觀遺傳記憶。這種低水平DNA甲基化證實了它們與早期胚胎細胞相似，因此強有力地表明它們恢復了多能性。

Reik教授課題組的博士后研究人員Gabriella Ficz對這些細胞開展了表觀遺傳分析。Ficz說：“這項研究讓我們朝著再生醫學最終的目標：利用來自患者的細胞來避免細胞和器官替代治療中的免疫排斥又邁近了一步。一切的關鍵在于闡明細胞需要什么才能在實現生存和增殖的同時確保它們喪失來源組織的記憶。成功地將胚胎干細胞應用于組織再生需要滿足這兩個條件。”

Babraham研究所的Wolf Reik教授說：“我們可將這種重編程比作為讓細胞失憶，使得它們忘記它們以往做過的所有發育決定。將它們回復至這種狀態，意味著我們可在隨后控制它們的細胞決定，使我們能夠生成所需的特殊細胞類型。這一領域有著巨大的醫學潛力，例如向患者提供重設干細胞，我們有信心它們將發育為所需的正確細胞類型，如神經細胞。”

Babraham研究所所長Michael Wakelam教授說：“這些研究朝著解答人類干細胞是否可以被重設至一種基態，以及維持多能性的可行性這類相關的問題邁出了重要的一步。”