顶级期刊：最大规模人胚胎干细胞遗传变异研究

由英国谢菲尔德大学，新加坡A-star研究所，中科院健康研究所等多国研究人员组成的研究团队发表了题为“Screening ethnically diverse human embryonic stem cells identifies a chromosome 20 minimal amplicon conferring growth advantage”的文章，这是到目前为止已经发表的人胚胎干细胞领域规模最大的全球合作项目……

　　

生物通报道：由英国谢菲尔德大学，新加坡A-star研究所，中科院健康研究所等多国研究人员组成的研究团队发表了题为“Screening ethnically diverse human embryonic stem cells identifies a chromosome 20 minimal amplicon conferring growth advantage”的文章，针对125株人胚胎干细胞的基因组完整性进行了系统的分析，这是到目前为止已经发表的人胚胎干细胞领域规模最大的全球合作项目，相关成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

该研究是在国际干细胞研究组织(International Stem Cell Initiative, ISCI)倡导下，由英国著名干细胞专家Peter Andrews博士领导完。中科院健康研究所，中南大学，上海交通大学等处的研究人员都参与了该项研究。

干细胞研究一直是大家热烈讨论的议题，由于干细胞能分化出不同功能的细胞组织，这项发现鼓舞了科学家对抗老化、器官组织培养及研发各种不治之症疗法的信心，干细胞中的胚胎干细胞是各种干细胞中功能最多的，不过研究胚胎干细胞必须使用大量的人类胚胎，有些更会牵扯到极受争议的複製技术，因此干细胞研究引发的问题和有待解答的问题一样多。

在最新这项研究中，研究组成员针对125株人胚胎干细胞的基因组完整性进行了系统的分析，结果表明这些具有自我更新和分化全能性的细胞在体外长期培养过程中会出现许多共有的遗传突变，缺失和扩增，其中4个特定染色体1号、12号、17号、以及20号最容易产生变异。进一步的研究还揭示了第20条染色体长臂上的一段DNA序列扩增频率最高，并锁定了该区域内的单个候选基因BCL2L1，突变后过度表达BCL2L1的细胞在培养中逐渐拥有生长优势。

在干细胞研究这一竞争异常激烈的前沿阵地上，中国科学家也占有一席之地，中科院健康所金颖研究员课题组（专访金颖研究组：探究干细胞分化的奥秘）与瑞金医院冯云教授研究组建立的中国人种胚胎干细胞系SHhES1和SHhES2参加了这项国际百株人胚胎干细胞遗传变异研究——他们之前已建立7株人胚胎干细胞系（其中3株是在无动物源成分的条件下建立的）并已向国内外多家研究机构和课题组提供人胚胎干细胞系。除金颖研究员本人外，其课题组孙博文博士、李春亮博士和马煜同学为此项研究做出重要贡献并成为该篇研究论文的作者。

人胚胎干细胞最诱人的前景和用途是为细胞移植提供无免疫原性的分化细胞。然而，在长期的培养过程中发现，各种细胞遗传突变在体外不断被报道。一方面提示我们要优化现有的培养环境，另一方面通过对针对类似BCL2L1基因的相关靶向检测，发现更好的技术来快速鉴别培养基中恶变的细胞，这样才能为人胚胎干细胞的临床应用提供可能。

这项研究是目前为止已经发表的人胚胎干细胞领域规模最大的全球合作项目，另外研究所产生的宝贵数据资源以及参加研究的各个人胚胎干细胞株都将提供给全世界的科学家共享。中国科学家提供的细胞资源既丰富了研究的覆盖面，同时研究数据本身也为进一步分析，并向国际干细胞研究组织提供了培养过程中中国人种特异的遗传突变提供了可能。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Screening ethnically diverse human embryonic stem cells identifies a chromosome 20 minimal amplicon conferring growth advantage

The International Stem Cell Initiative analyzed 125 human embryonic stem (ES) cell lines and 11 induced pluripotent stem (iPS) cell lines, from 38 laboratories worldwide, for genetic changes occurring during culture. Most lines were analyzed at an early and late passage. Single-nucleotide polymorphism (SNP) analysis revealed that they included representatives of most major ethnic groups. Most lines remained karyotypically normal, but there was a progressive tendency to acquire changes on prolonged culture, commonly affecting chromosomes 1, 12, 17 and 20. DNA methylation patterns changed haphazardly with no link to time in culture. Structural variants, determined from the SNP arrays, also appeared sporadically. No common variants related to culture were observed on chromosomes 1, 12 and 17, but a minimal amplicon in chromosome 20q11.21, including three genes expressed in human ES cells, ID1, BCL2L1 and HM13, occurred in >20% of the lines. Of these genes, BCL2L1 is a strong candidate for driving culture adaptation of ES cells.

作者简介：

金颖

学习经历
1978-1983 中国医科大学医学学士
1983-1988 北京协和医科大学/中国医学科学院基础医学研究所理学博士
1988-1994 美国北德克萨斯州大学医学中心博士后
1994-1999 美国德克萨斯大学西南医学中心博士后

工作简历
2000-至今 上海交通大学医学院基础医学院研究员、分子发育生物学研究室主任
2001-至今 健康科学研究所干细胞研究课题组组长
2006-至今 中国科学院干细胞生物学重点实验室主任


主要成果
1. 金颖研究组于2006年成功建立了第一株人的ES细胞系，并对所建立的人ES细胞的印迹基因表达进行研究（Human Molecular Genetics, 2006）。继续优化人ES细胞建系条件，又建立了多株人的ES细胞系。其中2株人ES细胞系参加了国际百株人ES细胞系的系统研究项目。还在无动物成分条件下，建立更加适合临床应用的人ES细胞系。此外，建立了多株正常受精胚胎和孤雌激活胚胎来源的小鼠ES细胞系，及大鼠ES细胞样细胞（Cell Research，2007；Cell Research，2009）。

2. 在探索优化建立诱导性多能干细胞技术体系方面取得了新进展。其中包括：（1）利用孕妇产前诊断的羊水细胞高效快速地建立了人诱导多能干细胞（Human Molecular Genetics，2009），（2）以人的成纤维细胞为滋养层，诱导小鼠神经祖细胞重新编程为iPS细胞（PloS ONE，2009）。

3. 该课题组集中对ES细胞自我更新调控中起重要作用的细胞核内转录因子，如Oct4，Sox2和Nanog，进行了研究。在国际上首先发现Oct-4蛋白质可以被泛素修饰，证明新发现的蛋白质Wwp2为Oct-4泛素化修饰的特异性泛素连接酶。接着，证明了WWP2介导OCT4 的泛素化修饰和启动OCT4的降解（Cell Research，2009）。Cell Research杂志对该研究结果进行了评述。此外，对Wwp2介导Oct4泛素化修饰的分子机制进行了详尽的研究（Cell Research，2009）。在对Wwp2的不断深入研究中，发现Wwp2还能调节RNA合成酶II大亚基（Molecular and Cellular Biology，2007）。另外，证明Oct-4蛋白质表达水平和转录活性受到翻译后SUMO-1的修饰（FASEB Journal，2007）。这些研究结果为阐明Oct-4表达水平的严密调控提出新的思路。揭示重要共激活因子p300及组蛋白的乙酰化修饰调控ES细胞关键转录因子Nanog的表达，并在ES细胞早期分化事件中的关键作用（The Journal of Biological Chemistry，2009）。在揭示维持ES细胞全能性的机制方面，证明在ES细胞分化过程中，核蛋白PARP1对Sox2的蛋白水平和FGF4转录的动态调控是必需的。该研究结果在The Journal of Biological Chemistry杂志发表后，被Cell Stem Cell等杂志的文章引用。此外，还在国际上首次提出了核蛋白在ES细胞自我更新和分化中扮演重要角色（Stem Cells，2009）。以上这些原创研究成果为揭示ES细胞自我更新的机制和指导ES细胞体外扩增做出了重要贡献。 2010年金颖研究组取得新的研究成果，分别在PNAS和Developmental Cells等国际高水平学术刊物上发表原创性研究论文。