來自于成熟細(xì)胞的多能干細(xì)胞能分化成為幾乎類型的細(xì)胞。日前科學(xué)家們對這個重編程過程進(jìn)行了全面分析，并由此發(fā)現(xiàn)了一種新型的多能細(xì)胞。

多能性是指細(xì)胞生成機(jī)體所有細(xì)胞類型的能力，一般存在于早期胚胎發(fā)育中。從胚胎能分離到兩種不同的多能細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)：胚胎干細(xì)胞和外胚層干細(xì)胞。此外，特定的轉(zhuǎn)錄因子組合（重編程因子）能使成熟細(xì)胞恢復(fù)多能性，成為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）。iPS重編程會生成一系列不同的細(xì)胞類型，說明可能存在未被發(fā)現(xiàn)的多能狀態(tài)。

十二月十日發(fā)表的五篇文章（兩篇Nature三篇Nature Communications）就描述了iPS重編程的新型多能性產(chǎn)物，F-class細(xì)胞。

這五篇文章來自于Project Grandiose，這個項(xiàng)目旨在從客觀角度深入分析iPS重編程過程。研究人員認(rèn)為，廣泛記錄重編程每個階段發(fā)生的分子和細(xì)胞轉(zhuǎn)變，能夠得到iPS重編程的完整路線圖，幫助人們理解重編程時出現(xiàn)的不同多能細(xì)胞，這些細(xì)胞差異在許多研究中受到了忽視。

F-class細(xì)胞的得名于其獨(dú)特的模糊形態(tài)，是一種不同于胚胎干細(xì)胞ES和外胚層干細(xì)胞的多能細(xì)胞。在傳統(tǒng)重編程方法中，達(dá)到多能性之后宿主細(xì)胞表達(dá)的因子會沉默重編程因子。然而，F-class細(xì)胞的維持依賴于轉(zhuǎn)錄因子持續(xù)性的高表達(dá)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，F-class細(xì)胞形態(tài)模糊是因?yàn)樗鼈冋承缘?。粘性低加上增殖快，意味著這些細(xì)胞更適合大規(guī)模生產(chǎn)，而細(xì)胞療法正好要用到大量的細(xì)胞。不過，F-class細(xì)胞對轉(zhuǎn)基因的依賴目前還是其臨床應(yīng)用的一大障礙。

研究人員進(jìn)行了目前最詳盡的重編程分析，明確了通向多能性的不同分子路徑。舉例來說，他們揭示了決定ES狀態(tài)和F-class狀態(tài)的關(guān)鍵決定因素。F-class狀態(tài)的出現(xiàn)依賴于抑制ES細(xì)胞中表達(dá)的基因，這是通過組蛋白H3賴氨酸27的三甲基化實(shí)現(xiàn)的。而DNA甲基化標(biāo)簽的喪失是ES狀態(tài)所必需的條件，F-class細(xì)胞保留有一些這樣的標(biāo)簽。研究總結(jié)道，DNA甲基化在iPS重編程中起到了至關(guān)重要的作用，是F-class狀態(tài)和ES狀態(tài)的表觀遺傳學(xué)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

這項(xiàng)研究分析了iPS重編程過程中小RNA（轉(zhuǎn)錄后調(diào)控子）發(fā)生的改變，發(fā)現(xiàn)有一組特殊的microRNA為F-class多能性提供支持。研究還表明，在細(xì)胞重編程過程中有兩波蛋白表達(dá)的改組，而且F-class狀態(tài)和ES狀態(tài)的蛋白表達(dá)模式存在差異。

Project Grandiose開啟了全新的研究領(lǐng)域，向人們展示了體外重編程達(dá)到的新型多能狀態(tài)。這說明細(xì)胞重編程可能還有其它的多能性終點(diǎn)，胚胎發(fā)育中也可能出現(xiàn)了更多的多能狀態(tài)。