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精确分型加速干细胞临床应用研究

2010-06-21 14:21 周琪 中国生物产业 阅读 0
核心摘要: 我国科学家在《生物化学杂志》发表封面文章,发现可判断小鼠干细胞多能性水平的关键基因簇。该研究由中科院动物所周琪与遗传发育所王秀杰合作完成,通过比较不同发育潜能的干细胞,鉴定出一组在完全多能性细胞中高表达的基因簇,可作为分子标记。这一发现解决了干细胞精确分型的难题,对干细胞基础研究和临床应用具有重要促进作用,并可能推广至人类干细胞,推动再生医学发展。

6月11日,知名科学杂志《生物化学杂志》(Journal of Biological Chemistry, JBC)以封面文章形式发表了我国科学家在干细胞研究领域的重要成果——发现了可以判断小鼠干细胞多能性水平的关键基因簇。该研究由中国科学院动物研究所周琪研究员与中国科学院遗传与发育生物学研究所王秀杰研究员的研究组合作完成,对干细胞多能性水平决定机理的研究和干细胞临床应用具有重要促进作用。周琪就有关问题接受了记者采访。

《中国生物产业》:请您简要介绍这一研究的主要内容?

周琪:在本研究中,我们通过比较具有不同发育潜能的小鼠胚胎干细胞(ES)和诱导性多能干细胞(iPSC),发现了一组在ES细胞和具有完全多能性的iPS细胞中高表达,而在仅具有部分多能性的iPS细胞中不表达或表达水平极低的基因簇,包含数个蛋白编码基因和一个非常保守的microRNA聚集区。我们通过多种细胞系证明,位于该区域内基因的表达与细胞多能性状态和发育潜能正相关,因此可作为判断干细胞和iPS细胞多能性水平的分子标记;并且我们未在小鼠染色体上筛选出其他具有类似特性的基因簇,因此推测此区域内基因和microRNA的表达很可能是决定多能性发育潜能的关键因素。

《中国生物产业》:该研究4月9日首次在线发表后,在国际干细胞研究领域引起很大反响,为何受到如此广泛关注?

周琪:干细胞的基础研究和转化应用过程中仍有大量问题需要解决,但首要的是能够对干细胞进行精确分型,准确判断干细胞的状态。本研究之所以受到广泛关注,是因为我们找到了可判断干细胞多能性水平的分子标记,这对干细胞研究和应用具有重要促进作用。2009年,我们通过四倍体补偿方法,由iPS细胞获得健康小鼠“小小”,成功证明iPS细胞具有与胚胎干细胞相同的多能性,该工作使我们能够系统地通过发育能力评价建立不同分化状态的细胞群体。从2008年开始,我们先后建立了大量不同发育潜能的多能性细胞系,系统分析了这些细胞的基因和蛋白表达谱以及甲基化状态,并对它们表达的小RNA进行了深度测序,最终发现了这个调控区。这一发现使得快速、简便地判断多能性细胞的发育能力成为可能,可能是国内外同行高度重视的原因。

《中国生物产业》:干细胞研究充满艰辛和挑战,我国为何近年来能不断取得新突破?

周琪:干细胞研究是一个漫长而痛苦的过程,很多研究人员付出了艰辛努力,我们很高兴这些付出终于结出硕果。我认为以下重要因素是我们项目成功的重要保障:第一,对科学问题的关注和坚持,提出干细胞研究领域的核心关键问题很重要,但这些问题往往需要精巧设计和长期积累才能解决,要不怕失败,坚持到底。第二,研究团队的建设,团队成员都为这一工作作出了重要贡献,除了科研人员,技术支撑人员也作出了不可磨灭的贡献;干细胞这样敏感的细胞,任何技术疏忽都可能带来细胞特性变化,导致似是而非甚至错误的结论;技术精湛、稳定、甘于奉献的团队是成功的保障。第三,合作,这次与中科院遗传发育所王秀杰研究员的合作是成功的关键。王秀杰教授对非编码RNA的关注及其研究组在生物信息分析方面的优势,使我们能很快从大量数据中发现这一关键调控区,这些重要数据只有在生物信息学专家手中才能发挥最大价值,再次证明了多学科交叉的重要性。

《中国生物产业》:这一研究对未来干细胞研究和应用会产生怎样的影响?

周琪:胚胎干细胞的研究与应用从一开始就面临伦理与道德争议,由于无法利用人类干细胞进行嵌合实验,并缺乏其他检验方法,我们无法判断目前分离的人类干细胞系是否真正具有多能性,这正是人类干细胞研究与应用中的巨大障碍。我们的研究结果表明,与小鼠多能性正相关的这一关键基因决定簇中的microRNA簇仅在哺乳动物基因组中出现,且序列非常保守。因此,我们推测它在人类和其他哺乳动物的干细胞中可能具有同样功能。目前我们正在验证这一假设。若得以证实,这一区域将可作为判断人类ES与iPS细胞系多能性水平的标准,这将极大推动人类干细胞的机理及临床应用研究进程。这一发现是中国科学家在干细胞研究领域的又一重大贡献,是国家多年来在干细胞、发育和生殖研究领域持续支持的结果。这一发现也带来了许多重要的后续科学问题,我国任何研究组在这方面的突破,对于我国干细胞研究领域的发展和保持国际领先地位都非常重要。我相信在干细胞基础研究和转化研究领域,中国科学家的创新性成果会不断涌现。我们还将关注针对这一区域的调控机制、该区域表达异常与动物发育和肿瘤发生的关系等问题,并组织了国内优势团队积极攻关,希望在不久的将来取得更多创新性成果。

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