Cell子刊发布干细胞培养新技术

　　

生物通报道  人类胚胎干细胞(hESCs)不仅能够转变为人体的所有细胞类型，还能够在实验室中无限地增殖（延伸阅读：顶级科学家张毅Nature子刊干细胞研究新发现 ）。然而从发育胚胎中取得，随后在体外培养的hESCs与早期胚胎中的多能外胚层细胞相比，往往会显示出一些生物学差异。

现在来自新加坡科技局（A*STAR）基因组研究所(GIS)的一个研究小组，开发出了一种新方发出来生成更接近于真实外胚层细胞的hESCs。

该研究的领导者是新加坡基因组研究所执行所长Ng Huck Hui博士，其在胚胎干细胞维持多能性的分子机制方面做出许多重要贡献，包括发现转录因子Klf2，Klf4和Klf5，组蛋白甲基转移酶Eset，组蛋白去甲基酶Jmjd1a和Jmjd2c等在胚胎干细胞特性维持中的作用，研究胚胎干细胞中关键因子在基因组上的结合位点，发现Esrrb和Nr5a2在重编程中的作用。

Ng说：“我们发现，可将多能人类胚胎干细胞转换至更接近于它们真实生活中样子的状态。这种新细胞状态有潜力改进hESCs的许多应用，例如建立疾病模型。”

为了诱导出更天然的状态，Ng和同事们筛查了11种小分子以寻找能够促进参与自我更新的基因NANOG表达的物质。研究人员确定了三种化合物组成的鸡尾酒，加上生长因子LIF (3iL)，能够将hESCs中的NANOG表达水平提高近两倍，并将这些细胞维持在持续生长的状态。他们将生成的干细胞命名为'3iL' hESCs。

经过及未经化学处理的hESCs表达相似水平的一些多能性潜在基因。但只有3iL干细胞的基因表达谱与直接取自早期胚胎的外胚层细胞接近相符。研究作者Jonathan Göke认为，实验室培养有可能重新连接了常规培养hESCs中的一些调控网络。3iL处理有可能重置了这一过程。

研究作者Yun Shen Chan 说：“人们优化了一些培养条件来支持自我更新，但这些胚胎条件与胚胎的复杂信号和通讯系统有很大的不同。因此，用来培育hESCs的这一培养条件或许可以部分解释实验室培养hESCs和体内外胚层细胞之间的差异。”

研究人员还在探究3iL配方是否适用于由成体细胞重编程至胚胎样状态的诱导多能干细胞(iPSCs)。“还需要开展一些工作全面比较3iL iPSCs和‘标准’ iPSCs，但我们的初期结果表明3iL有可能生成更高质量的iPSCs。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Induction of a Human Pluripotent State with Distinct Regulatory Circuitry that Resembles Preimplantation Epiblast

Human embryonic stem cells (hESCs) are derived from the inner cell mass of the blastocyst. Despite sharing the common property of pluripotency, hESCs are notably distinct from epiblast cells of the preimplantation blastocyst. Here we use a combination of three small-molecule inhibitors to sustain hESCs in a LIF signaling-dependent hESC state (3iL hESCs) with elevated expression of NANOG and epiblast-enriched genes such as KLF4, DPPA3, and TBX3. Genome-wide transcriptome analysis confirms that the expression signature of 3iL hESCs shares similarities with native preimplantation epiblast cells. We also show that 3iL hESCs have a distinct epigenetic landscape, characterized by derepression of preimplantation epiblast genes. Using genome-wide binding profiles of NANOG and OCT4, we identify enhancers that contribute to rewiring of the regulatory circuitry. In summary, our study identifies a distinct hESC state with defined regulatory circuitry that will facilitate future analysis of human preimplantation embryogenesis and pluripotency.