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程臨釗Cell子刊:解析iPS細胞的安全性

日期:2012-05-03 08:08:37

來自約翰霍普金斯大學和美國國立人類基因組研究所(NHGRI)的研究人員組成的一個研究小組近期對人類骨髓細胞來源的iPS細胞展開了全基因組測序,并發現了一種可使干細胞轉變過程中生成相對較少遺傳改變的改良技術。這些研究結果發布在《細胞干細胞》(Cell stem cell)雜志上,并將于6月國際干細胞研究協會(ISSCR)的年度會議上公布相關細節。

 

領導這一研究的是著名華人干細胞專家程臨釗(Linzhao Cheng)教授和美國國立人類基因組研究所的Paul Liu博士。程臨釗教授目前就職于約翰霍普金斯大學,研究方向主要為胚胎干細胞維持多能性及向血細胞分化的分子機制,曾在Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Genetics, Cell Stem Cell,等雜志發表原創論文60余篇。代表性研究成果有:建立了血細胞來源的造血系統疾病的iPS細胞系,利用鋅指酶修復多能干細胞中的突變基因,人胚胎干細胞向滋養層分化的分子調控機制等。

 

“我們的結果表明人類iPS細胞與復制細胞產生遺傳變異的比率是相同的,因此我們不認為這是一件令人擔憂的事情,”程臨釗博士說。

 

程臨釗說細胞每分裂一次,均有機會發生錯誤,在DNA中摻入新的遺傳改變。某些遺傳改變可能是無害的,而另一些則有可能引起細胞行為改變導致疾病發生,在更嚴重的情況下甚至致癌。

 

在新研究中,科研人員發現來源成人骨髓細胞的iPS細胞包含的一些隨機遺傳改變并不會導致細胞特別傾向于形成癌癥。

 

“過去很少有研究去測定干細胞中DNA改變的數量,由于現在全基因組測序變得越來越快速和廉價,我們能夠更容易的評估通過不同的方法以及來源于不同組織的細胞的遺傳穩定性,”程臨釗說。去年,一項發布在《自然》(Nature)雜志上的研究表明由皮膚樣本生成的iPS細胞具有比預期更高的癌基因突變率,這引起了人們對于這些細胞的有效性和安全性相關領域多方面的高度關注。新研究針對開啟干細胞基因生成iPS細胞的病毒方法和改良的非病毒技術進行了分析。

 

為了更全面地評估用改良的非病毒方法生成的iPS細胞的遺傳改變數量,程臨釗研究小組通過開啟特異的基因,給予特別的營養物質,首次將成人骨髓中的骨髓基質細胞(MSCs)轉變生成了iPS細胞。研究人員隨后分離出每種iPS細胞類型的DNA,進行全基因組測序,并與iPS細胞的起源細胞基因組序列進行了比對。

 

隨后研究人員將每個細胞系中對比原始骨髓細胞的小DNA差異數量進行了計數。在每個基因組中約存在有1000-1800個核酸堿基ACTG改變,然而卻只有少量存在于作為蛋白質編碼藍圖的DNA序列——即真正的基因中。這樣的基因約占基因組2%的比例。

 

血源性的iPS細胞包含6個定位在基因中的DNA堿基改變, MSC衍生的iPS細胞包含12個。由此研究人員推斷iPS細胞中的DNA改變更有可能發生在基因間區域,而非基因中。

 


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