诱导多能干细胞存在一条失活的X染色体

　　

    生物通报道  美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的干细胞研究人员近日发现他们通过对人类皮肤细胞进行重编程而生成的雌性诱导多能干细胞（iPS）中存在一条失活的X染色体。这一发现将有助于对X染色体单基因突变所致的X染色体连锁疾病例如Rett综合征进行研究。

    美国加利福尼亚大学洛杉矶分校Eli and Edythe Broad Center再生医学和干细胞研究中心的科学家、该研究的发起者Kathrin Plath说：“以往的研究显示将分化的细胞重新编程为iPS细胞会使得失活的X染色体被重新激活。而我们的研究证实小鼠皮肤细胞重编程生成的iPS细胞仍然存在有一条失活的X染色体。”

    Plath是加利福尼亚大学洛杉矶分校生物化学系的助理教授，也是世界上首位将小鼠和人成体细胞重编程生成iPS细胞的科学家之一。“从以前的研究中我们知道重编程的小鼠细胞X染色体会被再度活化，我们希望了解在雌性人类iPS细胞中到底发生了什么？”

    所有的雌性细胞都有两条分别来自于父母的X染色体，在早期发育过程中其中一条X染色体长期失活。失活的X染色体确保雌性同雄性一样，每个细胞中只存在一条有功能的X染色体，从而细胞能够正常发育。Plath和她的研究小组从不同年龄的女性中获得人类皮肤细胞。这些细胞有一条活性的和一条失活的X染色体。研究小组通过加入四个转录因子使得细胞重编程生成iPS细胞，他们同时还检测了生成的iPS细胞的X染色体状态。他们发现重编程细胞与大部分人类雌性胚胎干细胞相似，存在一条失活的X染色体。在本研究中研究人员对超过30种不同的iPS细胞系进行了研究，取得了一致的结果。

    在小鼠和人类胚胎发育过程中，每个雌性体细胞都有一条X染色体发生沉默，但是每个细胞中父本或是母本染色体沉默是随机的。通常皮肤细胞X染色体失活是呈嵌合式的，即50%的细胞是父源遗传X染色体失活，而另外50%的细胞则是母源X染色体失活。Plath和她的研究小组试图确定iPS细胞的染色体是否也是随机失活的。

     Plath发现相同iPS细胞系的所有细胞都是同一条染色体表达而另一条失活。此外Plath发现同一成体皮肤细胞生成的不同的iPS细胞系失活的X染色体亦不同。

    因为在人类细胞重编程和iPS细胞分化过程中失活的X染色体是固定的，这些细胞非常适合于X连锁疾病的研究。利用它有可能能获得来自同一女性患者表达正常或突变等位基因的细胞系。
 
    “iPS细胞系中这种非随机X染色体失活的方式对于临床应用和疾病模型有着非常重要的意义，将有助与开发出一种独特的X连锁疾病基因治疗方法，”Plath说。

    Plath与加利福尼亚大学洛杉矶分校的其他干细胞研究者Bill Lowry 和April Pyle合作，从患有杜氏肌营养不良症（DMD）的女患者中获得了相同基因的雌性iPS细胞系，他们将表达正常或突变dystrophin基因的DMD患者的细胞系分离开来。这些具有相同的基因的细胞是研究疾病表型最理想的对照和突变细胞。现在研究人员正在研究突变对于肌肉分化的影响。

    这一发现也许有助于推动对X连锁疾病例如Rett综合征的细胞治疗，因为这些来源于iPS细胞的表达正常的蛋白的分化细胞或许能够替代表达突变蛋白的细胞。
 
    “用雌性iPS细胞医疗进行X连锁疾病的研究，我们还需要仔细了解哪一条染色体被表达，”Plath说。

（生物通：何嫱）