羊水細胞高效快速重編程為誘導多能干細胞成為可能

　　中科院上海生命科學院/上海交大醫學院健康科學研究所研究員金穎所率干細胞研究組與上海新華醫院的陳方教授合作，從孕婦產前診斷的羊水細胞中高效快速地建立了誘導多能干細胞。

　　博士生李春亮等在金穎的指導下發現羊水細胞中一部分特殊類群(即高表達NESTIN, VIMENTIN and GATA4,不表達OCT4, SOX2, NANOG and TRA-1-60)在病毒介導的四因子誘導下，感染后第二天發生形態上的劇烈變化，第四天出現人胚胎干細胞類似形態的克隆，第六天可以機械法挑選后進行建系。經過統計發現，AKP陽性的未分化克隆形成率最高可達到1.525%，有趣的是，當減少因子C-MYC后，三因子同樣可以在第四天誘導出iPS克隆，只是AKP陽性的未分化克隆形成率稍低，從三個獨立的病人樣本中，均能夠穩定高效的誘導出iPS細胞，提示這群細胞高效發生重編程具有普遍性。對建立的八株人類誘導多能干細胞進行進一步的鑒定發現，這些細胞能夠長期在體外穩定傳代并保持46XX核型，維持自我更新，蛋白和mRNA水平高表達全能性的標志基因，如OCT4, NANOG, SOX2, SSEA4, TRA-1-60等，AKP染色呈強陽性，甲基化PCR聯合測序法對OCT4的啟動子進行分析后發現，在未分化的iPS細胞和陽性對照人胚胎干細胞中，OCT4的啟動子呈現低甲基化，而在供體羊水細胞和陰性對照人包皮成纖維細胞中則呈現高度甲基化。STR分析結果證明這些誘導多能干細胞的確來自于對應供體的羊水細胞，有趣的是，全基因組表達譜掃描結果提示，研究人員所得到的羊水細胞在表達譜相關性上和人胚胎干細胞非常相似，correlation coefficient達到0.8866，這可能是它高效被重編程的原因之一。

　　誘導多能干細胞的主要應用是分化和細胞移植，研究人員嘗試了體外和體內的分化實驗，在懸浮類胚體和實驗中，科學家能得到典型的中、外、內胚層形態細胞，RT-PCR檢測到了各個胚層標志物的表達，定向誘導向神經外胚層的分化中，誘導35天后，研究人員得到了高純度的神經前體細胞。在體內畸胎瘤實驗中，注射未分化的誘導多能干細胞到免疫缺陷小鼠三個月以后能夠得到良性的畸胎瘤，切片分析能找到形態典型的肌肉，腸管，神經上皮，軟骨，肺上皮等三胚層來源組織或者細胞，而對照細胞即起始羊水細胞注射的各組均未發現畸胎瘤。

　　綜上所述，該項研究第一次發現孕婦產前診斷的羊水細胞中高效快速建立了誘導多能干細胞，重編程所發生所需要的時間(6天)為人類誘導多能干細胞相關報道最短，減少了在這個過程中細胞發生變異的可能。也為重編程的機制研究以及基于新型技術探討重編程的研究提供了理想的細胞來源。

　　該成果于8月13日在線發表于國際權威雜志《人類分子遺傳學》(Human Molecular Genetics)。