天才奖得主Science发布最新成果：一种miRNA能改变细胞命运

清华大学校友，加州大学伯克利分校的分子生物学家何琳（Lin He）曾于2009年荣获美国麦克阿瑟基金会“天才奖”，近期其研究组在Science杂志上发文，发现了一种miRNA：miR-34a 在决定多能干细胞命运方面的重要作用：去除这种特殊miRNA，可以诱导内源性逆转录病毒的表达，改变细胞命运。

　　

生物通报道：清华大学校友，加州大学伯克利分校的分子生物学家何琳（Lin He）曾于2009年荣获美国麦克阿瑟基金会“天才奖”，这一奖项旨在表彰在社会发展中发挥重要作用的创造性人才，何教授因在miRNA对肿瘤形成与治疗中影响方面的研究而荣获此奖，她的研究组一直致力于miRNA的研究，1月12日也在Science杂志上发文，发现了一种miRNA：miR-34a 在决定多能干细胞命运方面的重要作用：去除这种特殊miRNA，可以诱导内源性逆转录病毒的表达，改变细胞命运。

多能干细胞能够产生所有胚胎细胞系，但是到现在为止，科学家很少能操纵诱导多能干细胞（iPSC）和胚胎干细胞（ESC）产生胚胎外细胞类型，例如胎盘细胞。正常的受精卵能够形成胚外组织和胚胎组织，当胚胎干细胞从小鼠或人类胚胎中收获时，这些细胞就已经被确定了身份，要么转化成为胚胎，要么转化成为胚外细胞系。

这项最新研究发现从干细胞中去除一个特定的microRNA：miR-34a，就可以启动一个分子途径诱导内源性逆转录病毒，同时使iPSC和ESC在培养皿中始终形成胚外细胞。这一结果表明至少在体外，特殊的非编码RNA与基因组中的病毒元件协同工作，会限制干细胞潜力，如果去除这一因素，就能解除这种限制。

何琳副教授表示，“起初我们对这一研究结果有点怀疑。在这个实验中我们发现（胚胎干细胞）子代可以同时进入胚胎和胚外细胞系。这对我们来说是一个非常不可思议的发现。”

miRNA是一类特殊的非编码RNA分子，研究人员会怀疑miRNAs参与了这一进程，是因为“microRNAs已被证明几乎参与了所有与发育和疾病相关的细胞和分子过程，”她说。当研究人员在体外敲除小鼠干细胞中的miR-34a时，发现这会引发一条奇怪的分子途径，同时增加了MERVL内源性逆转录病毒的表达，导致很少会生成胚外细胞的干细胞不断的生成这些组织细胞，这比目前的技术，如体细胞核转移（SCNT）效率更高。

为何会出现这种情况呢？研究人员将焦点聚集在Gata2基因上，这是一个重要的miR-34a靶标，在内源性逆转录病毒表达自己和干细胞新发现的双向潜力中扮演了重要角色，研究人员将细胞中的Gata2敲除时，野生型胚胎干细胞没有收到影响，但缺失miR-34a的胚胎干细胞会出现MERVL内源性逆转录病毒表达中止。

来自加州大学旧金山分校的干细胞研究专家Robert Blelloch（未参与该项研究）评价道，“这带来了很多可能性，不仅确定了一个调节多能性的新途径，而且可以作为入口点，鉴定这一分子途径中的其它组分。”这项研究不仅此处了调节多能干细胞状态的分子机制，同时也为研究干细胞全能性提供了一种强大的细胞培养实验系统。

胚胎干细胞具有多潜能性，能够转变成为机体中任何类型的细胞，同时在过去几十年的研究中胚胎干细胞也给科学家们带来了很多惊喜，研究人员能够在实验室对其研究来阐明控制胚胎和胎儿机体特殊组织发育的遗传开关，同时胚胎干细胞还能够替换掉机体中损坏的组织，比如糖尿病患者的胰腺细胞或充血性心力衰竭患者心脏中的心肌细胞等，当然这些干细胞还能够帮助科学家们对早期阶段的遗传病进行研究探索。

（生物通：万纹）

原文检索：

Y. J. Choi et al., “Deficiency of microRNA miR-34a expands cell fate potential in pluripotent stem cells,” Science, doi:10.1126/science.aag1927, 2017.