來自約翰霍普金斯大學(xué)和美國國立人類基因組研究所（NHGRI）的研究人員組成的一個研究小組近期對人類骨髓細(xì)胞來源的iPS細(xì)胞展開了全基因組測序，并發(fā)現(xiàn)了一種可使干細(xì)胞轉(zhuǎn)變過程中生成相對較少遺傳改變的改良技術(shù)。這些研究結(jié)果發(fā)布在《細(xì)胞干細(xì)胞》(Cell stem cell)雜志上，并將于6月國際干細(xì)胞研究協(xié)會（ISSCR）的年度會議上公布相關(guān)細(xì)節(jié)。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名華人干細(xì)胞專家程臨釗（Linzhao Cheng）教授和美國國立人類基因組研究所的Paul Liu博士。程臨釗教授目前就職于約翰霍普金斯大學(xué)，研究方向主要為胚胎干細(xì)胞維持多能性及向血細(xì)胞分化的分子機制，曾在Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Genetics, Cell Stem Cell,等雜志發(fā)表原創(chuàng)論文60余篇。代表性研究成果有：建立了血細(xì)胞來源的造血系統(tǒng)疾病的iPS細(xì)胞系，利用鋅指酶修復(fù)多能干細(xì)胞中的突變基因，人胚胎干細(xì)胞向滋養(yǎng)層分化的分子調(diào)控機制等。

“我們的結(jié)果表明人類iPS細(xì)胞與復(fù)制細(xì)胞產(chǎn)生遺傳變異的比率是相同的，因此我們不認(rèn)為這是一件令人擔(dān)憂的事情，”程臨釗博士說。

程臨釗說細(xì)胞每分裂一次，均有機會發(fā)生錯誤，在DNA中摻入新的遺傳改變。某些遺傳改變可能是無害的，而另一些則有可能引起細(xì)胞行為改變導(dǎo)致疾病發(fā)生，在更嚴(yán)重的情況下甚至致癌。

在新研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)來源成人骨髓細(xì)胞的iPS細(xì)胞包含的一些隨機遺傳改變并不會導(dǎo)致細(xì)胞特別傾向于形成癌癥。

“過去很少有研究去測定干細(xì)胞中DNA改變的數(shù)量，由于現(xiàn)在全基因組測序變得越來越快速和廉價，我們能夠更容易的評估通過不同的方法以及來源于不同組織的細(xì)胞的遺傳穩(wěn)定性，”程臨釗說。去年，一項發(fā)布在《自然》（Nature）雜志上的研究表明由皮膚樣本生成的iPS細(xì)胞具有比預(yù)期更高的癌基因突變率，這引起了人們對于這些細(xì)胞的有效性和安全性相關(guān)領(lǐng)域多方面的高度關(guān)注。新研究針對開啟干細(xì)胞基因生成iPS細(xì)胞的病毒方法和改良的非病毒技術(shù)進(jìn)行了分析。

為了更全面地評估用改良的非病毒方法生成的iPS細(xì)胞的遺傳改變數(shù)量，程臨釗研究小組通過開啟特異的基因，給予特別的營養(yǎng)物質(zhì)，首次將成人骨髓中的骨髓基質(zhì)細(xì)胞(MSCs)轉(zhuǎn)變生成了iPS細(xì)胞。研究人員隨后分離出每種iPS細(xì)胞類型的DNA，進(jìn)行全基因組測序，并與iPS細(xì)胞的起源細(xì)胞基因組序列進(jìn)行了比對。

隨后研究人員將每個細(xì)胞系中對比原始骨髓細(xì)胞的小DNA差異數(shù)量進(jìn)行了計數(shù)。在每個基因組中約存在有1000-1800個核酸堿基A、C、T和G改變，然而卻只有少量存在于作為蛋白質(zhì)編碼藍(lán)圖的DNA序列——即真正的基因中。這樣的基因約占基因組2%的比例。

血源性的iPS細(xì)胞包含6個定位在基因中的DNA堿基改變， MSC衍生的iPS細(xì)胞包含12個。由此研究人員推斷iPS細(xì)胞中的DNA改變更有可能發(fā)生在基因間區(qū)域，而非基因中。