两篇Nature三篇子刊：细胞重编程的那些事

　　

生物通报道：加拿大Lunenfeld-Tanenbaum研究所牵头的国际研究团队，日前以两篇Nature三篇Nature Communications的形式公布了细胞重编程研究Project Grandiose的最新成果。

第一篇Nature文章描述了体细胞重编程得到的一种新型小鼠多能干细胞，F-class细胞。F-class细胞不论是形态还是分子都与之前的iPSC大不相同，能够分化成为所有三种胚胎前体组织。在体外，F-class细胞比其他干细胞增殖得更快，而且具有低附着的特点。

“令我非常激动的是，这项研究带来了一个新的理念，细胞重编程能获得不同类型的多能干细胞，”加州大学的干细胞生物学家Paul Knoepfler评论道。

“这项研究告诉我们，不要随便假定现有多能干细胞代表了全部的多能状态。实际上多能性状态有很多，或者说细胞重编程可以达到新的多能状态，”Salk生物研究所的发育生物学家Juan Carlos Izpisua Belmonte说，他在本期Nature杂志上针对这一成果进行了点评。（详见：Nature：细胞多能性诱导指南）

第二篇Nature文章为人们提供了一个详细的路线图，揭示了体细胞重编程达到不同多能状态的途径，包括F-class状态。研究人员生成F-class细胞用的就是山中伸弥的那几个转录因子，只不过维持F-class细胞需要这些因子更高水平稳定表达。研究显示，F-class细胞的表观基因组、转录组和蛋白组都与iPS细胞大为不同。此外，F-class细胞基因组中的H3K27me3比体细胞少，但比胚胎干细胞（ESC）要多得多。

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研究人员每隔几天就要取细胞样本对重编程进行分析，这是一个相当艰苦的工作。他们分别在三篇Nature Communications文章中，展现了成熟细胞转变为多能细胞时RNA、蛋白和表观遗传学修饰发生的改变。现在这些数据集可以在Stemformatics上获得。

F-class细胞是否天然存在于小鼠胚胎中，这一点目前还不得而知。领导这项研究的干细胞学家Andras Nagy认为，这些细胞可能只存在于体外，因为它们需要四个转基因高水平表达。但这并不影响它们的实用性，“只有对这些多能干细胞有足够深入的了解，我们才能最终获得有治疗价值的细胞，”Nagy说。

“在某些方面，F-class细胞是研究疾病和开发药物的理想干细胞，与iPS细胞相比它们在更简单的条件下生长得更快，”文章的共同作者Thomas Preiss说。“分子水平如此大相径庭的细胞同样具有多能性，这很出人意料。”

下一步研究团队计划生成人类F-class细胞，并进一步分析F-class细胞的分化潜力。“这些数据能帮助我们理解重编程到底是什么，”Knoepfler说。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

M. Benevento et al., “Proteome adaptation in cell reprogramming proceeds via distinct transcriptional networks,” Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6613, 2014.

J.L. Clancy et al., “Small RNA changes en route to distinct cellular states of induced pluripotency,” Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6522, 2014.

S.M.I. Hussein et al., “Genome-wide characterization of the routes to pluripotency,” Nature, doi:10.1038/nature14046, 2014.

D.S. Lee et al., “An epigenomic roadmap to induced pluripotency reveals DNA methylation as a reprogramming modulator,” Nature Communications, doi:10.1038/ncomms6619, 2014.

P.D. Tonge et al., “Divergent reprogramming routes lead to alternative stem-cell states,” Nature, doi:10.1038/nature14047, 2014.