Cell Stem Cell八大热点文章（11月）

　　

生物通报道：《Cell Stem Cell》杂志是2007年Cell出版社新增两名新成员之一（另外一个杂志是Cell Host & Microbe），这一杂志内容涵盖了从最基本的细胞和发育机制到医疗软件临床应用等整个干细胞生物学研究内容。这一杂志特别关注胚胎干细胞、组织特异性和癌症干细胞的最新成果。《Cell Stem Cell》自创刊以来就倍受关注，影响因子迅速提升，从0一冲至16.826，又达到了23.394。其中最受关注的文章包括：

Generation of Bimaternal and Bipaternal Mice from Hypomethylated Haploid ESCs with Imprinting Region Deletions

同性生殖的现象在动物中并不罕见，例如在爬行类的蜥蜴，两栖类的蛙，以及多种鱼类中，都有“孤雌生殖”现象：即不经过与雄性的交配，雌性个体即可生下后代。作为有性生殖的补充，孤雌生殖能在缺乏雄性的情况下，维持个体的繁衍与种群的更新。与孤雌生殖对应的孤雄生殖则极其罕见，迄今只在一种斑马鱼中发现孤雄生殖。

然而对于高等哺乳动物，无论孤雌生殖或孤雄生殖都不存在。科学家们人工构建出的孤雌或孤雄胚胎均在发育早期死亡。在爬行类和两栖类不存在、而在哺乳类进化出来的印记基因被认为是阻碍哺乳动物同性生殖的重要因素。

目前已经发现的印记基因超过100个，随机分布于染色体的数十个区段上，表达模式由印记控制区段的差异甲基化来控制。东京农业大学Kono实验室曾在未成熟卵中删除了2个印记控制区段，成功得到了活的孤雌小鼠，首次实现了哺乳动物的孤雌生殖，引起广泛关注。然而许多新的科学问题也随之而来：为什么在众多印记区段中，仅仅改变两个即可实现孤雌生殖？这些孤雌小鼠为什么有发育缺陷？孤雄生殖有可能在最高等的哺乳动物中实现吗？

中科院动物研究所研究团队结合单倍体干细胞技术和基因编辑技术对这些问题进行探索。该研究团队首先发现，由卵细胞建立的孤雌单倍体干细胞，在高代次条件下，删除与Kono实验室相同的两个印记区段并注射进第二个卵细胞后，同样能发育得到“两个母亲”的孤雌小鼠。

进一步研究发现，高代次的孤雌单倍体细胞展现出了一种不同于卵子或较低代次细胞，反而类似原始生殖细胞的全基因组甲基化模式，且所有的印记区段都呈现出类似原始生殖细胞的“无印记”状态。这揭示了为何 “仅仅删除2个”印记区段，就能获得孤雌小鼠：实际上，所有继承自卵细胞的印记基因，在孤雌单倍体干细胞中都经历了印记模式的“重新修正”。

PPM1D Mutations Drive Clonal Hematopoiesis in Response to Cytotoxic Chemotherapy

即使在治疗后数年，化疗也被认为与白血病风险增加有关，但是导致这种联系的原因尚不清楚。这项研究发表在Cell Stem Cell杂志上，由贝勒医学院和安德森癌症中心的研究人员领导的小组结合了临床和实验室研究，表明一种名为PPM1D的基因（其在血液生成中的功能未知）会使血细胞在化疗药物cisplatin（顺铂）处理下拥有生存优势，这与多年之后的白血病发生有关。研究强调，在选择化疗时应考虑这种突变和其他突变的存在。

研究小组由通讯作者干细胞与再生医学中心主任、贝勒医学院儿科教授Margaret A. Goodell和德克萨斯大学白血病科安德森癌症中心助理教授Koichi Takahashi领导。最初发现，白血病患者血液经常检出PPM1D突变，这些患者在他们首次接受因先前疾病不得不做的化疗数年后患白血病。这一发现引发了一个问题：与骨髓中的正常细胞相比，PPM1D突变细胞如何变得更有优势？它们的胜利是因为它们更强大和更好的在制造更多的自己，或者它们只是在不利的条件下更好的生存？

“我们的发现表明，化疗作为一种进化选择压力，有利于PPM1D突变细胞的存活，因为它们比正常细胞具有更好的适应性，并且在这种特定类型的压力下‘获胜’，”Goodell实验室的研究生 Joanne Hsu说。“因此，当患者接受cisplatin为基础的化疗时，携带PPM1D突变的干细胞存活更好。这种生长优势可以为随后获得突变提供肥沃的土壤，最终导致继发性白血病的发生。这项研究正是从临床到机理研究的转变。”

“我最激动的是从安德森癌症中心的临床样本中发现了一个假说，并在Goodell博士的实验室中得到验证，” Takahashi说。“这项研究是两个机构的临床和基础科学研究人员如何联合力量揭示一个重要的科学发现的重要代表。” Cell Stem Cell：干细胞凭什么获得了生存优势？

Human iPSC-Derived Natural Killer Cells Engineered with Chimeric Antigen Receptors Enhance Anti-tumor Activity

美国加州大学圣地亚哥分校和明尼苏达大学的研究人员报道利用人诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPS细胞）培养出的并且以与CAR-T细胞相似的方式加以修饰的自然杀伤细胞（natural killer cell, NK细胞）在小鼠模型中高效地抵抗卵巢癌。

Kaufman及其团队设计出9种靶向间皮素（mesothelin）的CAR构造体，其中间皮素是一种在许多人类癌症中表达的抗原。在测试这些CAR在体外摧毁癌细胞的效果后，他们选择出最有效的CAR构建体，在人iPS细胞中表达它们，随后将ips细胞分化为NK细胞。

Kaufman团队通过将人卵巢癌细胞移植到免疫系统受到抑制的小鼠中来构建出小鼠模型。他们随后将CAR-NK细胞灌注到这些小鼠体内，而且为了进行比较，也利用CAR-T细胞进行了同样的研究。

这些研究人员使用生物发光成像监测肿瘤。他们指出，与接受不表达CAR的NK细胞灌注的对照小鼠相比，接受人ipsC衍生的CAR-NK细胞治疗的小鼠和接受CAR-T细胞治疗的小鼠在21天后都具有缩小的肿瘤。

Single-Cell Transcriptomics Meets Lineage Tracing

这篇综述的侧重点在单细胞测序用于细胞谱系（lineage）追踪，内容包括了不同的算法、策略等等。

Stem Cell Therapies for Treating Diabetes: Progress and Remaining Challenges

一个世纪以前，1型糖尿病意味着死刑。现在，它只是日常病。著名国际期刊《Cell Stem Cell》刊登了一篇综述，这篇综述阐述了干细胞治疗糖尿病的关键技术和核心问题。

在过去的20年中，人们一直在共同努力研究诱导移植耐受性的策略，其中策略之一就是：构建供者-受体造血嵌合体。供体免疫细胞的存在，将培养受体免疫细胞接受供体来源的细胞作为自身细胞，从而防止移植排斥。这种方法的一个挑战是混合嵌合状态的不稳定性，导致宿主或供体免疫系统失衡而被一方主导并接管。当供体细胞占优势时，移植物抗宿主病的风险就很高；当受体细胞占上风时，对供体的耐受性往往会丧失。另一种策略是：用过继细胞疗法促进Tregs功能。过继性Treg治疗的一个挑战是，大量的可对供体反应的效应T细胞可以压倒Treg介导的抑制。用Tregs控制排斥反应，需要减少受体体内针对供体产生反应的T细胞。不断有新的临床前结果表明，Treg细胞治疗可以稳定造血嵌合体，因此，这两种疗法有可能协同作用，以实现更可靠和持久的耐受性。

Treg细胞治疗提供了许多有吸引力的特点，关乎效应T细胞对主要抗原特异性反应的调节。例如，Tregs通过‘关联抑制’和‘传染性耐受’来控制不希望的免疫反应。在关联抑制中，由一个抗原激活的Tregs可以抑制在同一组织微环境中出现的针对其它抗原的反应。在传染性耐受中，Tregs创造了一个耐受性组织微环境，从而使附近其它的激活T细胞采取调节而不是效应命运。这使得Tregs的抑制性能够随着时间的推移而传播，而不仅仅局限于起始细胞的存在。这些特性确保特异性有限的Tregs能够对局部其它免疫细胞进行特异、显著和持久的控制。的确，单次注射胰岛抗原特异性Tregs可诱导自身免疫性非肥胖糖尿病小鼠糖尿病终生的缓解。目前，Treg细胞治疗T1D患者的早期试验正在进行中，显示了这种方法在患者中的可行性和安全性。

Prolonged Fasting Reduces IGF-1/PKA to Promote Hematopoietic-Stem-Cell-Based Regeneration and Reverse Immunosuppression

科学家们发现，周期性的长时间禁食不仅对免疫系统损伤（化疗的主要副作用）有保护作用，而且还能诱导免疫系统再生，令休眠的干细胞开始更新。这是人们首次发现，天然干涉手段能够激活干细胞，促进器官或系统的再生。

研究人员通过小鼠实验和1期临床试验发现，长时间不进食会显著降低白细胞数。进一步研究显示，小鼠周期性禁食“触动了一个再生开关”，改变了造血干细胞的信号通路。造血干细胞负责生成血液和免疫系统的细胞。

这项研究将有望帮助那些正在接受化疗或者患有免疫缺陷的人，包括自身免疫疾病的患者。目前研究团队正在研究，禁食的干细胞再生效果，是否也能在免疫系统之外起作用。

Systematic Identification of Culture Conditions for Induction and Maintenance of Naive Human Pluripotency

多年来，研究人员和患者一直都希望，胚胎干细胞（ESCs）——可形成体内几乎任何类型的细胞——能给许多疾病提供见解，甚至被用来治疗疾病。

但是，因为无法将来自小鼠ESC的研究和工具转移到人类研究，因此使这方面的进展受到限制，在某种程度上是因为人类胚胎干细胞是“始发态（primed）”的，塑性略微低于小鼠细胞。

最近，美国Whitehead生物医学研究所Rudolf Jaenisch实验室的科学家Thorold Theunissen、Benjamin Powell和Haoyi Wang，发现了如何操控和维持人类ESCs，使其处于一种类似小鼠ESCs的“原态”或基础多能状态，而无需使用任何重编程因子。

(生物通)