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重编程技术在功能和表观遗传上纠正hiPS细胞,Ausbian进口胎牛血清助力科研

更新时间:2023-09-03  |  点击率:237

干细胞培养在再生医学中发挥着重要作用。在干细胞培养过程中,胎牛血清是一种常用的培养添加物。胎牛血清的质量,是影响细胞培养质量的因素之一,Ausbian进口胎牛血清,选择澳洲符合当地畜牧部门规定的血清,通过严格的质量检测,内毒素含量低,≤3EU/ml,全程冷链运输。

 

体细胞重编程需要大量的表观基因组重塑来建立类似于hES细胞的状态。通过异位表达转录因子OCT4KLF4SOX2MYC(以下统称为OKSM)生成hiPS细胞是目前应用广泛的方法。尽管诱导多能干细胞(iPS)和胚胎干细胞(ES)具有高度的相似性,但大量证据表明,iPS细胞在表观遗传和功能上与胚胎干细胞不同,包括残留的体细胞表观遗传记忆和新生的表观遗传畸变。

 

先前的报告表明,DNA甲基化和组蛋白修饰编码这些表观遗传差异,这些差异通过分化传播,限制了hiPS细胞在疾病建模、药物筛选和细胞治疗中的潜在应用。然而,在重编程过程中异常表观遗传状态出现的机制仍然未知。

 

通过体细胞核移植(SCNT)重编程的细胞比通过oksm重编程的细胞保留了更少的表观遗传记忆,这表明表观遗传畸变不是重编程所固有的,可以减轻。尽管确切的机制尚不清楚,SCNT重编程似乎再现了着床前表观基因组重置,由卵母细胞内的分子环境介导。值得注意的是,尽管SCNT干细胞比hiPS细胞含有更少的表观遗传记忆,但SCNT重编程需要供体卵母细胞,这使得该方法效率低下、复杂且不可扩展。

 

传统的OKSM重编程产生的hiPS细胞处于启动多能状态(启动-hiPS细胞),类似于着床后的外胚层细胞。最近的研究进展使体细胞能够重编程为类似着床前外胚层的幼稚多能状态(幼稚hips细胞),包括低整体DNA甲基化。这两种重编程范式为研究表观基因组重编程如何受到多能性不同发育状态环境的影响提供了可操作的模型系统。先前的研究关注的是当hES细胞在启动和初始培养条件之间切换时DNA甲基化的变化,但不知道是否表观遗传记忆和畸变发生在初始- hips细胞重编程中。

 

因此,科研人员着手研究初始重编程和启动重编程中表观遗传异常的起源、动力学和机制,以全面了解重编程过程。

 

总结:

研究人员通过对人类体细胞向hiPS细胞的启动和初始重编程进行全基因组DNA甲基化分析,表征了这些表观遗传差异的持久性和出现性。研究人员发现重编程诱导的表观遗传畸变在启动重编程的中途出现,而DNA去甲基化在初始重编程的早期就开始了。

 

利用这些知识,研究人员开发了一种模拟胚胎表观遗传重置的瞬时幼稚处理重编程策略。科研人员发现,hiPS细胞的表观遗传记忆集中在由H3K9me3lamin-B1和异常CpH甲基化标记的来源依赖性抑制染色质细胞中。瞬时幼稚重编程将这些结构域重新配置为类似hES细胞的状态,并且不会破坏基因组印迹。利用等基因系统,科研证明瞬时幼稚重编程可以纠正传统hiPS细胞中的转座因子过表达和差异基因表达,并且瞬时幼稚重编程的hiPShES细胞表现出相似的分化效率。

 

此外,瞬时幼稚重编程增强了来自多种细胞类型的hiPS细胞的分化。因此,瞬时幼稚重编程纠正了表观遗传记忆和畸变,产生了比传统hiPS细胞在分子和功能上更类似于hES细胞的hiPS细胞。研究预见瞬时幼稚重编程将成为生物医学和治疗应用的新标准,并为研究表观遗传记忆提供一个新的系统。