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一个由伦敦大学学院的科学家领导的研究小组已经找到一种方法来评估被称为诱导多能干细胞(iPS细胞)的'人工制造'干细胞的生存能力。该小组发表在今天的自然通讯(Nature Communications)杂志上的发现提供了一种用于干细胞研究的快速追踪筛查的新方法。
iPS细胞通常是将从皮肤或血液采取的细胞,通过遗传重编程的方法恢复到胚胎干细胞样状态,然后再将细胞分化成体内的任何细胞类型。iPSC技术是在实验室研究人类疾病的一个非常重要的新平台,并且具有用于开发转型细胞替代疗法的潜力,例如,通过产生肝细胞来治疗肝病和干细胞来治疗白血病等血液癌症。
iPS细胞能分化成其他类型细胞的能力,使它们在实验室研究中非常有价值,但不是所有的iPS细胞都有相同的分化能力,某些细胞系就具有明显的缺陷。
“当生成iPS细胞时,很显然能够识别”好的“和”坏的细胞系”是很有用的”,领导着研究小组,同时也是伦敦大学学院癌症研究所的副研究员的Lee Stirling博士解释道。 “好的细胞系提供最佳的分化能力,因此对研究也是最有用的。但是使用传统的评估方式来控制这些细胞系的质量不仅昂贵,而且费时。我们希望找到一种方法来加快这一进程,同时我们认为解决方案的一部分在于可将DNA甲基化作为分化能力的生物标记物“。
DNA甲基化是对细胞遗传物质(DNA)的一种物理性修饰,其可改变细胞的行为。在这项研究中,研究团队找到一个特定类型的只发生在干细胞中的甲基化,称为非CG甲基化,来看他们是否能识别出非CG甲基化和iPS细胞分化能力之间的联系。
Stirling博士说:“多能干细胞的作用是能够产生三种胚层:中胚层,内胚层和外胚层,然后这些胚层再发育成体内的所有细胞。在这项研究中,我们重点集中于能分化为内胚层系——即可产生肝脏,胰腺和甲状腺等器官的胚层的多能干细胞的特性。当我们对收集到的数据进行检测之后,我们就被这之间的联系所震惊—— 我们可以自信地报告,非CG甲基化的减少与受损的内胚层细胞系分化能力有关。“
“这项研究的主要观点是,我们已经发现了一个表观生物标志物,可以帮助我们区分分化能力减弱的iPS细胞。这一发现可用于减少成本高昂且耗时的分析方法,同时在很大程度上为临床和治疗用的iPS细胞评估提供了改进方法。“Stirling博士补充道。
研究小组希望他们的发现不仅可短期的用于研究目的的细胞系的高效分析,而且该结果可作为一个起点,用于发现在iPS细胞中与甲基化模式相关的发育过程。Stirling博士总结说:“随着时间的推移,我相信,理解这些原则将影响我们对肿瘤细胞行为的理解,并最终形成再生医学战略的坚实基础。”
本研究由伦敦大学学院,剑桥大学和威康信托基金会桑格研究所(HipSci)合作完成。