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Cell子刊:科学家设定多能干细胞质量评估标准

2016/06/16 来源:生物通
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导读
6月9日在《Stem Cell Reports》杂志发表的一项研究中,在美国国家心脏、肺和血液研究结构的资助支持下,一个多机构的研究小组,对一大组诱导多能干细胞进行了综合性的描述。在他们分析的来自10个研究机构的诱导多能干细胞中,有大约30%的干细胞在遗传上是不稳定的,不能安全地用于临床。


随着使用再生干细胞疗法的前景日益临近,最近一个生物医学科学家财团报道称,在他们分析的来自10个研究机构的诱导多能干细胞中,有大约30%的干细胞在遗传上是不稳定的,不能安全地用于临床。

6月9日在《Stem Cell Reports》杂志发表的一项研究中,在美国国家心脏、肺和血液研究结构的资助支持下,一个多机构的研究小组,对一大组诱导多能干细胞(iPSCs)进行了综合性的描述。这些专门的iPSCs是从成人皮肤或婴儿脐带血细胞重编程而来的,并可能成为体内任何的细胞类型,这种情况被称为多能性,可模拟人类胚胎干细胞(hESCs)的功能。

作为祖细胞生物学财团的一部分,科学家们正在努力证实,这一日益兴起的医学研究领域是建立在安全和合理的科学之上。尽管生产安全有效的iPSCs的技术是存在的,但是研究人员报道称,他们遇到了一个意外数量的不稳定的细胞生产过程。这包括一些被细菌污染或携带癌症相关基因和突变的细胞系。

本文资深作者、辛辛那提儿童医院医学中心实验室的Carolyn Lutzko博士指出:“令我们很惊讶的是,在这项研究中发现了大量不稳定的细胞系,这突出了为干细胞疗法设立环境安全标准的重要性。我们研究的细胞系,有很多是符合质量标准的,但是意外数目的、不符合这些标准的细胞系,不能用于临床疗法。”

研究人员还宣布建立一个在线门户网站和数据库:https://www.synapse.org/。它使科学家开放获取来自研究的数据,来支持自己对iPSC为基础的干细胞疗法的研究。这可让研究人员对目前在其实验室产生的iPSCs的质量和稳定性进行比较。

不同的工具,不同的结果

研究人员比较了不同机构提交的58个不同的细胞系。研究人员用各种方法生成的细胞具有各种基因和起源,如成人皮肤或婴儿脐带血细胞。研究人员对iPSCs进行了遗传稳定性、多能性和其他科学标准的评估。

遗传稳定性对于iPSCs安全是至关重要的,可避免实验疗法触发的癌症或其他医学问题。在被指示成为特定的细胞类型之前,iPSC细胞系不断更新并以一种空白的形式扩增,而不会引入遗传错误,这也是至关重要的。研究人员还比较了iPSCs与人类胚胎干细胞的分子和功能特征,它们很少被用作基准测试质量的金标准。

56个iPSC细胞系如何很好地符合质量标准,依赖于重编程细胞(皮肤vs血液,男性vs女性)的起源和特定的编程方法。这些不同的方法包括各种重组基因、载体(将遗传物质传递给细胞的工程病毒)或质粒(可以传递重组基因的小DNA分子)的使用。

畸胎瘤测试

多能性意味着,iPSCs可以生成构成身体的三个基本生殖细胞系——内胚层(肠道区)、外胚层(表皮,神经组织等等)和中胚层(肌肉、血液细胞等)。多能性可以被测试来确定iPSC细胞系是否能够形成所谓的畸胎瘤——由不同的细胞类型(牙齿、骨、脑等等)组成的良性肿瘤。

Lutzko说,据认为,质量低劣的iPSC细胞系不是多能性的,由于费用问题,直到当前研究为止,这个理论都没有得到仔细测试。这促使Lutzko和她的同事,想检查和探究所有iPSC的细胞系——高的和低的质量,是否可能产生畸胎瘤。

为此,研究者们向实验室小鼠模型中注入不同的iPSC细胞系,以探究是否形成了肿瘤,其次,探究肿瘤是否包含三种不同的生殖细胞类型。测试表明,遗传上稳定的和不稳定的iPSC细胞系,都可形成具有所有三个生殖细胞层的畸胎瘤。

根据这项研究的作者介绍,虽然遗传上不稳定的iPSC细胞系展示出了多能性,但是涉及的临床背景也可能导致癌症,从而再次强调了对安全重编程方法的需要。

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