來自Scripps研究院，加州大學(xué)圣地亞哥分校等多國組成的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為“Recurrent Variations in DNA Methylation in Human Pluripotent Stem Cells and Their Differentiated Derivatives”的文章，通過對(duì)來自100多個(gè)細(xì)胞系的200多種人多能性干細(xì)胞樣品，以及代表17種不同類型組織的80種成體細(xì)胞樣品分析，揭示了人類干細(xì)胞中一種新類型動(dòng)態(tài)變化。相關(guān)成果公布在Cell Stem Cell雜志上。

文章的通訊作者是加州大學(xué)圣地亞哥分校助理教授Louise Laurent，對(duì)于這一成果，他表示，“這項(xiàng)研究表明在人類多能干細(xì)胞增殖和分化的過程中，能以一種不易檢測(cè)察覺的方式發(fā)生變化，而這種變化有助于科學(xué)家們利用干細(xì)胞進(jìn)行基礎(chǔ)研究，和臨床試驗(yàn)。”

干細(xì)胞能通過與微環(huán)境相互作用精確地控制自身的維持和分化，期間會(huì)發(fā)生多種動(dòng)態(tài)變化，比如基因調(diào)控，DNA甲基化，以及基因沉默的呢過，這些變化如何動(dòng)態(tài)和差異地在干細(xì)胞及其分化子細(xì)胞中傳導(dǎo)并發(fā)揮作用的，至今并不是十分清楚。

去年這一研究組發(fā)表了題為“Dynamic Changes in the Copy Number of Pluripotency and Cell Proliferation Genes in Human ESCs and iPSCs during Reprogramming and Time in Culture”的文章，報(bào)道了在人類胚胎干細(xì)胞(hESC)和誘導(dǎo)功能干細(xì)胞(iPSC)系中特殊的基因畸變，發(fā)現(xiàn)人類多能干細(xì)胞比其他類型細(xì)胞有更高的基因畸變的頻率。最令人吃驚的是，與其他非多能干細(xì)胞樣本相比較，研究人員觀察到hESCs的基因擴(kuò)增和iPSC的缺失方面出現(xiàn)的頻率更高。這篇文章入選了當(dāng)年的最熱門論文。

在這一基礎(chǔ)上，研究人員聚焦于通過DNA甲基化的基因沉默，DNA甲基化基因沉默出現(xiàn)的錯(cuò)誤出現(xiàn)在嚴(yán)重發(fā)育缺陷，以及癌癥患者中。研究人員又與Illumina公司合作，開發(fā)了一種新型DNA甲基化芯片，這種芯片能夠檢測(cè)人類基因組上45萬個(gè)位點(diǎn)的甲基化狀態(tài)。研究結(jié)果表明干細(xì)胞上出現(xiàn)了令人吃驚的DNA甲基化模式變化。

在多能干細(xì)胞上出現(xiàn)的另外一個(gè)表觀遺傳異常就是印記基因，研究人員發(fā)現(xiàn)雖然維持印記基因沉默的DNA甲基化模式，在所有體細(xì)胞組織是穩(wěn)定的，但是他們也吃驚的發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞的印記基因出現(xiàn)了頻繁的DNA甲基化模式異常。其中一些異常在細(xì)胞系建立的極早期就出現(xiàn)了，而其余異常則是隨著時(shí)間的推移而慢慢產(chǎn)生的。

這些研究表明，人類干細(xì)胞能改變其表觀遺傳性，比如特定基因活性的DNA修飾模式，甚至有時(shí)候發(fā)生大幅度變化，這些變化將對(duì)把這些細(xì)胞作為研究人類疾病和發(fā)育的模型，產(chǎn)生影響。