科学家制备出“原态”多能人胚胎干细胞

最近，美国Whitehead生物医学研究所Rudolf Jaenisch实验室的科学家们，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。他们的研究结果发表在本周的《Cell Stem Cell》杂志。

　　

生物通报道：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。他们的研究结果发表在本周的《Cell Stem Cell》杂志。

原态的小鼠ESCs已经得到了充分的研究，科学家们已经充分了解它们如何起作用并成长为更特化的细胞。但是，这种理解用于人类ESC研究时存在一定的限制，因为人类细胞看起来不同，以不同的方式生长，并依赖不同于小鼠ESCs的基因。根据Theunissen介绍，小鼠和人类ESCs之间的差异，并不能归因于物种特异性差异，而在于细胞状态的差异。

在原态的小鼠ESCs中，OCT4基因的一个特殊增强子是活跃的，促使研究人员寻找这个标记的存在，作为一种方法来识别罕见的原态人ESCs。有了这种无偏见的报告系统作为工具，Jaenisch研究小组确定，五种小分子的“鸡尾酒”混合物和一些额外的生长因子，可诱发和支持始发态人ESCs转化为原始状态，可用或不用重编程因子来启动这个过程。

通过将这种“鸡尾酒”混合物运用到人类囊胚中，科学家们也能够分离出原态人类干细胞。

Theunissen称：“这很重要，因为如果这种混合物只在现有的人类ESCs系中起作用，你可能想知道，这真的能捕捉到一种不同的状态或者它是人造的吗？因为‘鸡尾酒’混合物可直接作用于人类囊胚，我认为这表明，我们真的捕获到了一种已经存在于早期人类胚胎的细胞状态。”

虽然其他实验室最近报道，制备了原态的人类ESCs，但Theunissen、Powell和Wang对这些结果有所质疑，因为制备这些细胞所用的技术，缺乏原态人类ESCs的基因表达和表观遗传学分析。然而，Jaenisch实验室认为，他们现在终于发现了一种方法，来制备和维持这种重要的细胞类型，并希望探索它的潜力。

Jaenisch也是麻省理工学院（MIT）的生物学教授，他指出：“我们已经发现了一种新途径，在人类ESCs中产生一种完全不同的多能性状态，非常接近于小鼠原始状态。这些细胞对于ESC技术是至关重要的，这是我们期待调查的一个领域。现在对我们来说最大的问题是，这种状态存在于活体胚胎中吗？现在，我们不知道，这将是一项非常有趣的研究。”

（生物通：王英）

延伸阅读：一种新的人胚胎干细胞培养方法

生物通推荐原文摘要：
Systematic Identification of Culture Conditions for Induction and Maintenance of Naive Human Pluripotency
Summary: Embryonic stem cells (ESCs) of mice and humans have distinct molecular and biological characteristics, raising the question of whether an earlier, “naive” state of pluripotency may exist in humans. Here we took a systematic approach to identify small molecules that support self-renewal of naive human ESCs based on maintenance of endogenous OCT4 distal enhancer activity, a molecular signature of ground state pluripotency. Iterative chemical screening identified a combination of five kinase inhibitors that induces and maintains OCT4 distal enhancer activity when applied directly to conventional human ESCs. These inhibitors generate human pluripotent cells in which transcription factors associated with the ground state of pluripotency are highly upregulated and bivalent chromatin domains are depleted. Comparison with previously reported naive human ESCs indicates that our conditions capture a distinct pluripotent state in humans that closely resembles that of mouse ESCs. This study presents a framework for defining the culture requirements of naive human pluripotent cells.