Cell子刊揭示iPS细胞重要蛋白

　　

生物通报道  细胞重编程是指将诸如神经细胞或皮肤细胞一类的特化细胞转变至胚胎干细胞状态。逆转端粒的生物学是让细胞的发育进程发生这种颠倒的必要条件；在正常条件下随着时间的推移端粒会逐渐缩短，而在细胞重编程过程中它们朝着相反的方向使得端粒的长度增长。

发表于Cell期刊旗下《Stem Cell Reports》杂志上的一项新研究揭示了，SIRT1蛋白是细胞重编程过程中延长及维持端粒的必要条件。SIRT1还确保了通过细胞重编程过程生成的干细胞——诱导多能性干细胞（iPS细胞）基因组的完整性。

这项研究工作是由西班牙国家癌症研究中心的端粒和端粒酶课题组与转基因小鼠核心部门协作完成。

自2006年日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）首次获得源自成人组织的iPS细胞以来，再生医学成为了最令人激动且快速发展的生物医学领域之一。科学家们抱着一个雄心勃勃的目标，致力将iPS细胞分化为所有的细胞类型；使得能够再生出如阿尔茨海默氏症、糖尿病或心血管疾病等一些疾病损伤的器官。

然而近年来iPS细胞的一些特性引起了科学界激烈的争论（延伸阅读：Cell揭示不完全重编程的致癌机制）。最新的研究表明在这些细胞中有可能累积染色体畸变和DNA损伤。端粒和端粒酶研究组博士后研究人员María Luigia De Boni说：“问题是我们并不知道这些细胞是否真正安全。”

2009年，西班牙国家癌症研究中心的同一实验室发现在细胞重编程过程中端粒的长度增长；端粒长度延长非常的重要，因为它使得干细胞获得了永生性——这是干细胞的一个特征。

1年后，研究人员证实在胚胎干细胞中SIRT1蛋白水平增高。SIRT1属于sirtuin家族成员，其与端粒维持、基因组稳定和DNA损伤反应有关联。西班牙国家癌症中心的研究人员提出了这样一个问题：SIRT1是否参与了细胞重编程？

更安全的干细胞

利用小鼠和细胞培养物作为研究工具，该研究小组发现SIRT1蛋白是正确及安全发生重编程的必要条件。De Bonis 说：“在缺失SIRT1的情况下我们观察了细胞重编程，然而随着时间的推移，生成的iPS细胞无法有效地延长端粒，会遭受染色体畸变和DNA损伤。SIRT1帮助iPS细胞保持健康。”

作者们发现，iPS细胞的这种保护性效应部分通过cMYC调控因子介导。SIRT1减慢了cMYC降解，导致细胞端粒酶增多。

该研究阐明了细胞重编程要如何确保干细胞的正常功能。这一知识将有助于克服iPS细胞应用的一些障碍，推动iPS细胞用于再生医学。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

SIRT1 Is Necessary for Proficient Telomere Elongation and Genomic Stability of Induced Pluripotent Stem Cells

The NAD-dependent deacetylase SIRT1 is involved in chromatin silencing and genome stability. Elevated SIRT1 levels in embryonic stem cells also suggest a role for SIRT1 in pluripotency. Murine SIRT1 attenuates telomere attrition in vivo and is recruited at telomeres in induced pluripotent stem cells (iPSCs). Because telomere elongation is an iPSC hallmark, we set out to study the role of SIRT1 in pluripotency in the setting of murine embryonic fibroblasts reprogramming into iPSCs. We find that SIRT1 is required for efficient postreprogramming telomere elongation, and that this effect is mediated by a c-MYC-dependent regulation of the mTert gene. We further demonstrate that SIRT1-deficient iPSCs accumulate chromosomal aberrations and show a derepression of telomeric heterochromatin. Finally, SIRT1-deficient iPSCs form larger teratomas that are poorly differentiated, highlighting a role for SIRT1 in exit from pluripotency. In summary, this work demonstrates a role for SIRT1 in the maintenance of pluripotency and modulation of differentiation.