哈佛科學家解析多能干細胞

　　來自哈佛大學，霍德華休斯HHMI研究院的Kevin Eggan教授師承Rudolf Jaenisch，是干細胞研究領域近年來迅速崛起的科學家之一，其研究組獲得多項重要的研究成果，比如轉分化，比如人體細胞克隆，比如核移植技術改進等等。

　　近期他以“Modeling Human Disease with Pluripotent Stem Cells: from Genome Association to Function”為題，介紹了多能干細胞在人類疾病探索方面的重要作用，他指出將基因編輯技術，誘導多能干細胞技術，以及全基因組關聯研究方法，DNA測序技術結合起來，將能為闡明人類疾病帶來新的曙光。

　　在文章中，Eggan教授等人探討了將這些技術結合起來，所面臨的問題和基于，也為研究疾病相關候選基因突變提出了一種可能的工作流程。最后他們還人類多能干細胞在研究分子機理方面的重要作用。

　　CRISPR技術助力干細胞基因組編輯

　　今年1月，哈佛大學的遺傳學家George Church 和他的同事利用CRISPR方法，成功編輯了幾種不同的人類細胞系的基因組，其中包括誘導多能干細胞iPS。這與另外一篇Science文章首次證明了Cas9 核酸酶確實能用于編輯哺乳動物細胞基因組。

　　作者指出CRISPR比較于其它基因組工程技術，比如鋅指核酸酶 (ZFNs) 或轉錄激活因子樣效應物核酸酶(TALENS)，具有極大的優勢，CRISPR更易于操作，也具有更強的擴展性。

　　為了進一步比較TALENs和CRISPRs的相對作用效率，在這篇文章中，研究人員利用這兩種方法利用同一平臺，對同一hPSC細胞系的同一基因組位點進行了分析，結果表明CRISPRs方法的效率更高，TALENs對一個突等位基因產生克隆的效率是0%-34%，而CRISPRs方法的效率則為 51%-79%，并且后者還能較容易的生成純合子突變克隆(總克隆的7%-25%)，此外這種方法也比TALENs方法敲入克隆比例高出近十倍。

　　研究人員推測CRISPRs的這種突出性能是由于Cas9蛋白能更高量的表達，在hPSCs中也比TALENs具有更好的耐受性，其它方面的原因也可能是由于Cas9的內源性DNA未蜷曲活性，而TALEN受損后會結合甲基化DNA等。

　　但是CRISPRs也存在一些缺點，其中尤其值得注意的是兩點：首先G(N)19NGG的要求有時會出現限制性，其次CRISPRs方法的脫靶率還有待進一步確定。

　　造血干細胞

　　西奈山伊坎醫學院的研究人員將四個基因轉到小鼠的成纖維細胞中，成功將其編程成為造血干細胞。在這一發現的前提下，人們將有望為特定患者量身定做造血干細胞，并將其分化成為各種血細胞用于細胞治療。

　　研究人員對18個誘導血液形成活動的遺傳因子進行了篩查，找出了其中的4個轉錄因子 Gata2、Gfi1b、cFos、Etv6，并進行了正確的組合，培育出了血管前體細胞以及隨后的成纖維細胞。這些前體細胞表達了一個人類的CD34分子(其會選擇性地表達于人類及其他哺乳動物的造血干/祖細胞表面，并隨細胞的成熟逐漸減弱至消失)、一個Sca1(干細胞抗原-1)以及一個 Prominin1(一種造血干細胞和神經干細胞的表面標志物)。

　　這項研究有助于科學家們未來為血液病癥患者量身打造造血干/祖細胞，用于細胞替代療法中。

　　干細胞分化調控新機制

　　來自加拿大多倫多大學的研究人員在研究中證實，干細胞分化不僅受到基因表達和轉錄的調控，還受到RNA選擇性剪接的控制。這一研究發現對于深入了解干細胞的研究和治療潛力具有重要意義。

　　研究人員發現多能干細胞與分化細胞之間，數十個選擇性剪接事件存在差異，包括從前已知的多能因子FOXP1 ES細胞特異性mRNA事件。當他們測量許多已知剪接調控子的表達水平時，作者們發現其中一些在多能細胞和分化細胞之間存在顯著的差異。尤其是兩個調控子 MBNL1和MBNL2在ES細胞中以非常低的水平表達，而在分化細胞中表達水平則高得多。

　　這些研究結果為后續開展更廣泛的研究創造了條件。了解MBNL蛋白的確切作用機制，或許有助于確定這一調控網絡的上游元件。由于ES細胞的表觀遺傳狀態受到連續調控的影響，表觀遺傳與選擇性剪接之間可能存在著關聯。了解選擇性剪接與表觀遺傳以及其他已知調控多能性的網絡之間的相互作用，也是一個有趣的研究方向。