Cell Stem Cell:新方法可预测多能干细胞向神经细胞分化命运
Cell Stem Cell · 2011/06/09
近日来自著名的美国纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心(Memorial Sloan-Kettering Cancer Center,简称MSKCC)的研究

近日来自著名的美国纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心(Memorial Sloan-Kettering Cancer Center,简称MSKCC)的研究人员在新研究中发现了基于一种miRNA预测人类多能干细胞((hPSCs))向神经细胞分化命运的方法。这一研究成果公布在国际著名期刊《细胞—干细胞》(Cell stem cell)杂志上。

多能干细胞分化成神经元

多能干细胞分化成神经元

领导这一研究的是纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心的Lorenz Studer博士,纽约斯隆/凯德琳癌症纪念研究中心是国际著名的癌症治疗中心,在癌症研究方面具有一百多年的历史,曾获选为2001年度美国最杰出癌症医院。

多能干细胞是当前干细胞研究的热点和焦点。它可以分化成体内任意细胞,进而形成身体的各种组织和器官。因此,多能干细胞的研究不仅具有重要的理论意义,而且在人类疾病建模和再生医学方面极具应用价值。尽管长期以来科学家们一直致力于探索多种诱导干细胞特异性分化的实验方案,然而这些方法在诱导生成特异性细胞类型的效率上仍存在较大的差异,且研究人员很难对干细胞的分化方向进行准确的预测。

在这篇文章中,研究人员对13种人类胚胎干细胞(hESC)系和26种人类诱导多能干细胞(hiPSC)系进行了mRNA及miRNA表达谱系分析以筛查可预测干细胞向神经细胞分化的生物标记。分析结果表明过去用于区分小鼠胚胎干细胞及小鼠外胚层干细胞(EPI-SCs)的多个生物标记基因均与干细胞向神经细胞分化行为相关。此外,研究人员还发现一种叫做miR-371-3的miRNA的表达与人类干细胞向神经细胞分化潜能呈负相关。定量分析miR-371-3的表达可准确预测未分化多能干细胞的差异性神经性分化倾向。当研究人员将KLF4基因转导至这些细胞中提高miR-371-3表达时,KLF4转导细胞显示神经行为及多能标记物表达改变。在KLF4转导细胞中抑制miR-371-3表达则可恢复其神经性分化倾向。研究结果表明miR-371-3有可能在人类多能干细胞神经性分化行为过程中发挥了关键性的作用,并为预测及控制多能干细胞神经分化命运提供了一个有潜力的作用因子。

揭示胚胎干细胞分化形成终末组织类型的详细机制是许多干细胞生物学家的研究目标。近来科学家们在干细胞命运预测研究中取得一系列突破性成果。不久前来自美国宾夕法尼亚大学医学院的研究人员在祖细胞研究中发现了一种基于组蛋白预测细胞命运的方法。研究小组证实胚胎细胞中的组蛋白乙酰转移酶P300和组蛋白甲基转移酶Ezh2通过影响组蛋白修饰在确定细胞向肝脏或胰腺命运转化中发挥重要的调控作用。从而为开发出推动胚胎干细胞生成治疗及研究所需肝脏或胰腺β细胞提供了有潜力的新方法。这一研究成果在线发表在国际著名期刊《科学》(Science)上。

 

生物探索推荐原文出处:

miR-371-3 Expression Predicts Neural Differentiation Propensity in Human Pluripotent Stem Cells.

Kim Hyesoo H,Lee Gabsang G,Ganat Yosif Y,Papapetrou Eirini P EP,Lipchina Inna I,Socci Nicholas D ND,Sadelain Michel M,Studer Lorenz L

The use of pluripotent stem cells in regenerative medicine and disease modeling is complicated by the variation in differentiation properties between lines. In this study, we characterized 13 human embryonic stem cell (hESC) and 26 human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines to identify markers that predict neural differentiation behavior. At a general level, markers previously known to distinguish mouse ESCs from epiblast stem cells (EPI-SCs) correlated with neural differentiation behavior. More specifically, quantitative analysis of miR-371-3 expression prospectively identified hESC and hiPSC lines with differential neurogenic differentiation propensity and in vivo dopamine neuron engraftment potential. Transient KLF4 transduction increased miR-371-3 expression and altered neurogenic behavior and pluripotency marker expression. Conversely, suppression of miR-371-3 expression in KLF4-transduced cells rescued neural differentiation propensity. miR-371-3 expression level therefore appears to have both a predictive and a functional role in determining human pluripotent stem cell neurogenic differentiation behavior.

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