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Nature:细胞重编程的那些事

摘要 : 加拿大Lunenfeld-Tanenbaum研究所牵头的国际研究团队,日前以两篇Nature三篇Nature Communications的形式公布了细胞重编程研究Project Grandiose的最新成果。

 Nature:细胞重编程的那些事

加拿大Lunenfeld-Tanenbaum研究所牵头的国际研究团队,日前以两篇Nature三篇Nature Communications的形式公布了细胞重编程研究Project Grandiose的最新成果。

第一篇Nature文章描述了体细胞重编程得到的一种新型小鼠多能干细胞,F-class细胞。F-class细胞不论是形态还是分子都与之前的iPSC大不相同,能够分化成为所有三种胚胎前体组织。在体外,F-class细胞比其他干细胞增殖得更快,而且具有低附着的特点。

“令我非常激动的是,这项研究带来了一个新的理念,细胞重编程能获得不同类型的多能干细胞,”加州大学的干细胞生物学家Paul Knoepfler评论道。

“这项研究告诉我们,不要随便假定现有多能干细胞代表了全部的多能状态。实际上多能性状态有很多,或者说细胞重编程可以达到新的多能状态,”Salk生物研究所的发育生物学家Juan Carlos Izpisua Belmonte说,他在本期Nature杂志上针对这一成果进行了点评。(详见:Nature:细胞多能性诱导指南)

第二篇Nature文章为人们提供了一个详细的路线图,揭示了体细胞重编程达到不同多能状态的途径,包括F-class状态。研究人员生成F-class细胞用的就是山中伸弥的那几个转录因子,只不过维持F-class细胞需要这些因子更高水平稳定表达。研究显示,F-class细胞的表观基因组、转录组和蛋白组都与iPS细胞大为不同。此外,F-class细胞基因组中的H3K27me3比体细胞少,但比胚胎干细胞(ESC)要多得多。

研究人员每隔几天就要取细胞样本对重编程进行分析,这是一个相当艰苦的工作。他们分别在三篇Nature Communications文章中,展现了成熟细胞转变为多能细胞时RNA、蛋白和表观遗传学修饰发生的改变。现在这些数据集可以在Stemformatics上获得。

F-class细胞是否天然存在于小鼠胚胎中,这一点目前还不得而知。领导这项研究的干细胞学家Andras Nagy认为,这些细胞可能只存在于体外,因为它们需要四个转基因高水平表达。但这并不影响它们的实用性,“只有对这些多能干细胞有足够深入的了解,我们才能最终获得有治疗价值的细胞,”Nagy说。

“在某些方面,F-class细胞是研究疾病和开发药物的理想干细胞,与iPS细胞相比它们在更简单的条件下生长得更快,”文章的共同作者Thomas Preiss说。“分子水平如此大相径庭的细胞同样具有多能性,这很出人意料。”

下一步研究团队计划生成人类F-class细胞,并进一步分析F-class细胞的分化潜力。“这些数据能帮助我们理解重编程到底是什么,”Knoepfler说。

原文链接:

Proteome adaptation in cell reprogramming proceeds via distinct transcriptional networks

(doi:10.1038/ncomms6613)

Small RNA changes en route to distinct cellular states of induced pluripotency

(doi:10.1038/ncomms6522)

Genome-wide characterization of the routes to pluripotency

(doi:10.1038/nature14046)

An epigenomic roadmap to induced pluripotency reveals DNA methylation as a reprogramming modulator

(doi:10.1038/ncomms6619)

Divergent reprogramming routes lead to alternative stem-cell states

(doi:10.1038/nature14047)

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