Nature等发布iPS两项重要成果

2019-01-10 12:36:22 来源: 虹口信息港

《Nature》等发布iPS两项重要成果

生物通报道:iPS研究获得了越来越多人的关注,近期两篇Nature文章发表了iPS研究方面的重要研究成果,提出了不同的观点,为iPS技术的发展提供了新的研究方向。

首先来自哈佛干细胞研究院,霍德华休斯医学院等处的研究人员对在遗传上相同的小鼠ES和iPS细胞中的基因表达进行了比较,发现这两者虽然有些方面是相同的,但是仍然存在miRNA表达,以及发育潜力方面的一些差异。

iPS细胞(诱导多能干细胞)在多大程度上能相当于胚胎干细胞(ES细胞)是一个并没有惟一答案的问题。一些研究报告称,与ES细胞相比,数百个基因在iPS细胞中异常表达,而iPS细胞能够通过四倍体胚胎互补生成全为iPS细胞的小鼠来满足关于发育潜力的为严格的测试之一。一些研究也发现了iPS的不足,比如华人科学家张素春教授就比较了iPS细胞和胚胎细胞变成大脑细胞的能力,iPS细胞(即便是那些不用导入外源基因诱导的iPS)比对应的胚胎干细胞的分化的效率和忠实度低。在这篇文章中,研究人员对比了在遗传上相同的小鼠ES和iPS细胞中的基因表达,他们发现,mRNA和microRNA总体表达模式是无法区分的,但是少数转录体和少于20个由12qF1染色体上一个印记基因簇编码的microRNA除外。iPS细胞的发育潜力取决于基因在这个点上是被关闭(沉默)还是处于活跃状态。iPS细胞与胚胎干细胞相比,分化发育成全身各类细胞的能力较低,研究人员分别将iPS细胞和胚胎干细胞分别植入小鼠的胚胎中,分析这两种细胞能否使其发育成健全的身体各组织。然而结果显示,植入胚胎干细胞的胚胎发育成的全身组织一切正常,这证明胚胎干细胞能够发育成各类细胞。而植入iPS细胞的胚胎,则很多都在中途停止发育。研究人员通过进一步分析,发现这是因为位于iPS细胞第12号染色体特定领域内的基因群没有发挥作用。

另外美国的研究人员又发现成人细胞在被重新编程为诱导多功能干细胞(iPS)的过程中并不会放弃其对原始组织的“记忆”,在直接使用iPS细胞分化成移植用人体组织时,可能会产生问题。 干细胞是未充分分化、具有自我更新和分化潜能的细胞。科学家认为,使用干细胞,可以诱导分化出可替换掉人体病变组织的任何组织和细胞。另外,科学家还希望使用干细胞修改基因突变,剔除致病基因,从根本上消除疾病。因此干细胞研究广受关注。迄今为止,被证明能够安全和有效地制造出干细胞的方式是以存在巨大伦理争议的胚胎为基础,通过细胞核移植或者克隆获得胚胎干细胞。 在的研究中,研究人员发现iPS细胞并不能像人类胚胎干细胞一样起作用,它们不能完全地通过重新编程回到原始的胚胎阶段,如果在移植过程中使用这样获得的iPS细胞,将产生一定的问题。 这说明iPS细胞可让病人通过利用自身血液iPS细胞获取血液细胞变得更容易,只有在使用iPS细胞获得一些身体组织来治疗诸如糖尿病、帕金森病等时,这种“记忆”才有可能带来干扰。 (生物通:万纹)

原文摘要:Aberrant silencing of imprinted genes on chromosome 12qF1 in mouse induced pluripotent stem cellsInduced pluripotent stem cells (iPSCs) have been generated by enforced expression of defined sets of transcription factors in somatic cells. It remains controversial whether iPSCs are molecularly and functionally equivalent to blastocyst-derived embryonic stem (ES) cells. By comparing genetically identical mouse ES cells and iPSCs, we show here that their overall messenger RNA and microRNA expression patterns are indistinguishable with the exception of a few transcripts encoded within the imprinted Dlk1–Dio3 gene cluster on chromosome 12qF1, which were aberrantly silenced in most of the iPSC clones. Consistent with a developmental role of the Dlk1–Dio3 gene cluster, these iPSC clones contributed poorly to chimaeras and failed to support the development of entirely iPSC-derived animals (‘all-iPSC mice’). In contrast, iPSC clones with normal expression of the Dlk1–Dio3 cluster contributed to high-grade chimaeras and generated viable all-iPSC mice. Notably, treatment of an iPSC clone that had silenced Dlk1–Dio3 with a histone deacetylase inhibitor reactivated the locus and rescued its ability to support full-term development of all-iPSC mice. Thus, the expression state of a single imprinted gene cluster seems to distinguish most murine iPSCs from ES cells and allows for the prospective identification of iPSC clones that have the full development potential of ES cells.

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