PNAS:中国科学院动物研究所发现干细胞多能性调控新规律-科技前沿-泓信生物——汇聚有生命力的未来
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PNAS:中国科学院动物研究所发现干细胞多能性调控新规律

时间:2017-12-04

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胚胎干细胞(ESCs)和诱导性多能干细胞(iPSCs)具有多向分化潜能,能够分化形成各种类型和功能的细胞,因而在发育生物学研究和再生医学中具有重要的应用价值。通过四倍体补偿实验让ESCs和iPSCs独立发育成健康的个体,是评估细胞多能性的最严格标准,迄今只有小鼠的ESCs和iPSCs具有这种能力,其它物种的干细胞是否具有最高等级的多能性仍然未知。近日,来自中国科学院动物研究所的周琪课题组首次报道了除小鼠之外,大鼠胚胎干细胞也具有通过四倍体补偿实验产生健康个体的能力,证实最高等级的多能性可以在不同物种的干细胞上建立,并发现多能性维持的新规律,为研究干细胞多能性的物种进化差异和调控机制提供了新基础。

胚胎干细胞(ESCs)和诱导性多能干细胞(iPSCs)具有多向分化潜能,能够分化形成各种类型和功能的细胞,因而在发育生物学研究和再生医学中具有重要的应用价值。通过四倍体补偿实验让ESCs和iPSCs独立发育成健康的个体,是评估细胞多能性的最严格标准,迄今只有小鼠的ESCs和iPSCs具有这种能力,其它物种的干细胞是否具有最高等级的多能性仍然未知。近日,来自中国科学院动物研究所的周琪课题组首次报道了除小鼠之外,大鼠胚胎干细胞也具有通过四倍体补偿实验产生健康个体的能力,证实最高等级的多能性可以在不同物种的干细胞上建立,并发现多能性维持的新规律,为研究干细胞多能性的物种进化差异和调控机制提供了新基础。

       该研究首先建立了大鼠这一重要模式动物的四倍体补偿技术体系,为干细胞多能性的研究和评估提供了技术平台。研究人员系统评估了不同来源干细胞在不同代次的发育能力,发现特定条件下低代次大鼠ESCs具有很高的多能性水平,通过四倍体补偿实验能够发育成健康个体,但这一能力随着细胞培养传代迅速丧失。进一步研究揭示,随着大鼠ESCs的体外培养,干细胞的基因组甲基化水平迅速降低,基因组印记被擦除,导致印记丢失,从而丧失其发育能力。相比小鼠ESCs,虽然也会发生甲基化水平降低和印记丢失,但去甲基化速率显著慢于大鼠ESCs。提示干细胞多能性在不同物种的干细胞间是保守的,但其调控模式可能存在物种特异性。这为从不同物种中(包括人在内)建立具有最高多能性的干细胞提供了新思路,也为进一步了解不同物种干细胞多能性的建立和调控提供了重要理论基础。

       除胚胎干细胞外,人体中还含有多种干细胞,间充质干细胞就是其中之一。间充质干细胞具有分化成为多种组织细胞的能力。科学试验证实,其可有效干预200余种疾病的治疗。牙髓干细胞是人体中活性最强的间充质干细胞,将牙髓干细胞存储于牙齿银行,可供给全家人使用100次左右。