更安全的干细胞培养新方法

最近，斯克里普斯研究所（TSRI）和加州大学（UC）圣迭戈医学院的研究人员带领的一项新研究表明，某些特定干细胞培养方法与DNA突变增加有关。这项研究为研究人员指出了更安全和更可靠的干细胞培养方法，来治疗疾病和损伤。相关研究结果发表在二月二十五日的PLOS ONE杂志。

　　

生物通报道：人类多能干细胞（hPSCs）的自我更新和分化能力，使其成为细胞移植疗法、药物开发、细胞分化和发育研究的一种很有前途的材料来源。然而，这些应用所必需的大量细胞，需要hPSC培养物的大量扩增，这个过程与遗传学和表观遗传学变化有关。延伸阅读：2014最受欢迎的细胞培养/分析文章。

最近，斯克里普斯研究所（TSRI）和加州大学（UC）圣迭戈医学院的研究人员带领的一项新研究表明，某些特定干细胞培养方法与DNA突变增加有关。这项研究为研究人员指出了更安全和更可靠的干细胞培养方法，来治疗疾病和损伤。

本文资深作者、TSRI发育神经生物学教授Jeanne Loring和UC圣迭哥医学院助理教授Louise Laurent说：“这关乎质量控制；我们确保这些细胞是安全有效的。”

Laurent补充说：“用来保持和扩增干细胞培养物（用于细胞替代疗法）的过程需要改进，由此产生的细胞在使用前需要仔细测试。”

相关研究结果发表在二月二十五日的PLOS ONE杂志。

培养干细胞
因为人干细胞——称为“多能性干细胞”，可以分化成多种类型的细胞，所以它们可能是逆转退化性疾病（如帕金森氏病）或修复受损组织（如心脏病发作后的心脏肌肉）的关键。干细胞在体内是相对罕见的，然而，研究人员必须在培养基中培养它们。

而所有细胞在分裂时都有突变的风险，Loring和她同事以前的研究表明，干细胞的培养可以选择有利于更快细胞生长和有时与肿瘤相关的突变。

该论文第一作者、Loring实验室博士后研究员Ibon garitaonandia说：“大多数的变化不会影响用于治疗的细胞的安全性，但是我们需要监控培养物，这样我们就知道发生了什么样的变化。”

如何减少突变
新的研究显示，一定的培养条件可以减少突变。

Loring和她的同事测试了不同的基质组合（干细胞生长的基底层）和“传代”方法，研究人员分开干细胞群，并将它们转移到新的培养皿中。一些基板包括提供生长因子的“饲养”细胞，而其他的则没有。传代是手动或利用特殊的酶进行。

该团队在近三年来，连续不断地培养干细胞，并传代100次以上。在实验过程中，研究人员利用一种识别基因组变化的方法，来分析细胞中的突变。

最后，研究人员利用人工传代方法，在人工饲养层上生长的干细胞中发现了最少的突变。
研究还指出了随时间推移监测细胞系的重要性。例如，研究中所出现的一个突变，似乎是TP53（肿瘤抑制基因，其缺失与癌症相关）缺失。

科学家说：“如果你想保持基因组的完整性，那么就在这些条件下，用饲养层细胞和人工传代方法来培养细胞。同时，分析你的细胞——这真的很容易。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Increased risk of genetic and epigenetic instability in human embryonic stem cells associated with specific culture conditions
Abstract: The self-renewal and differentiation capacities of human pluripotent stem cells (hPSCs) make them a promising source of material for cell transplantation therapy, drug development, and studies of cellular differentiation and development. However, the large numbers of cells necessary for many of these applications require extensive expansion of hPSC cultures, a process that has been associated with genetic and epigenetic alterations. We have performed a combinatorial study on both hESCs and hiPSCs to compare the effects of enzymatic vs. mechanical passaging, and feeder-free vs. mouse embryonic fibroblast feeder substrate, on the genetic and epigenetic stability and the phenotypic characteristics of hPSCs. In extensive experiments involving over 100 continuous passages, we observed that both enzymatic passaging and feeder-free culture were associated with genetic instability, higher rates of cell proliferation, and persistence of OCT4/POU5F1-positive cells in teratomas, with enzymatic passaging having the stronger effect. In all combinations of culture conditions except for mechanical passaging on feeder layers, we noted recurrent deletions in the genomic region containing the tumor suppressor gene TP53, which was associated with decreased mRNA expression of TP53, as well as alterations in the expression of several downstream genes consistent with a decrease in the activity of the TP53 pathway. Among the hESC cultures, we also observed culture-associated variations in global gene expression and DNA methylation. The effects of enzymatic passaging and feeder-free conditions were also observed in hiPSC cultures. Our results highlight the need for careful assessment of the effects of culture conditions on cells intended for clinical therapies.