新的研究提供了一些见解微妙的基因组差异我们自己的细胞
斯坦福大学医学院的科学家已经证实,与耶鲁大学的研究人员共同进行的一项研究中,诱导多功能干细胞的细胞像胚胎干细胞的发现几年前赢得了今年的诺贝尔奖虽然不像被认为基因不稳定。
这项新研究中,将会刊登在11月18日自然显示,看似“诱导多能性”细胞的变化基因组成假定在造成的一代成年细胞或在传播和维护实验室文化dishes-instead往往准确反映现有的但以前未被发现的基因变异的细胞组成我们的身体。
这是个好消息,研究人员希望利用细胞疾病或学习,总有一天,再生医学。但它提出了一个问题:是否以及在多大程度上我们人类真的走马赛克组成细胞的基因从一个到另一个不同的可能是重要的方面,表示亚历山大•城市精神病学助理教授博士行为科学。城市与生物信息学教授分享研究的高级作者马克•格斯坦博士,弗洛拉Vaccarino和神经生物学教授,医学博士,耶鲁大学。
仅仅几年前,人类“诱导多能性”细胞开始提供给研究人员。这些细胞蕴含着巨大的希望,因为他们行动几乎完全像胚胎干细胞,它可以分化成几乎任何的身体大约200种不同的细胞类型。但“诱导多能性”细胞可以很容易从一个人的皮肤,减轻许多伦理问题因从受精卵获得胚胎干细胞的必要性。
至少在原则上,“诱导多能性”细胞的基因构成密切反映了他们的个人。今天,“心脏细胞”源自一个心脏病人的皮肤可以产生一个培养皿中因此,科学家们可以学习更多关于这个病人的病情和筛选药物可以治疗。明天,也许,这些细胞可以管理病人恢复心脏健康而不被视为外国组织由病人的免疫系统,否则将拒绝植入细胞。
然而,城市说,一些先前的研究已经提出了关于“诱导多能性”细胞基因组稳定性的担忧。是否重编程过程的研究人员使用普通成年细胞转换成“诱导多能性”细胞或培养技术来延长他们的生命和繁荣之后,事情似乎诱导这些细胞一个上扬的拷贝数变化的表现,或者CNVs-the消失或重复的块的遗传物质在特定地点在一望无垠的DNA线圈形成染色体驻留在所有人类细胞。
基因拷贝数异变点每个人的基因组。他们自然发生的,因为在细胞复制dna复制错误,和积累在我们的基因组在进化的时间。人类基因组,作为一个整体,是一个DNA序列组成的四个品种的化学单位,像珠子串在一起大约长30亿-珠项链。基因拷贝数异变的长度范围从低于1000 DNA单位几百万。他们占几个百分比的整个人类基因组,使他们人与人之间的遗传差异的主要来源。
但如果“诱导多能性”细胞的方式生成或他们的后续维护文化促进增加基因拷贝数异变,这将严重妥协这些细胞的效用的研究,对它们的使用构成致命缺陷在再生医学,城市说。“你不会想“诱导多能性”细胞引入到病人认为这些细胞有相同的基因,其余患者的细胞,而事实上他们经历了大量的基因修改你一无所知,更少的影响,“城市说。(适用于同样的担忧胚胎干细胞。)
看到基因拷贝数异变一个多么严重的问题可能会造成“诱导多能性”细胞的使用,合作者微小皮肤活检七志愿者和提取的细胞称为成纤维细胞,丰富的皮肤,适合细胞培养、特别是“诱导多能性”细胞生成。从这些,团队文化产生了20个独立诱导多能干细胞。使用几乎成为了实验室方法,调查人员确定、化工单元由化工单位,细胞的全基因组序列组合每一个新的iPS细胞系。
城市和他的同事,他同样评估的成纤维细胞,导出了线相比他们的基因组序列与新生成的“诱导多能性”细胞。科学家能够精确的基因拷贝数异变在新细胞,成纤维细胞没有出现。这提出了这样的可能性,在培养皿中重组或生活的艰苦,或者两者兼有,导致了新的基因拷贝数异变在细胞。
但是这项技术用于确定“诱导多能性”细胞的完整基因组序列和他们的“父母”成纤维细胞产生分析而不是单个细胞数百万。所以CNV居住在只有少数细胞在这个组合很容易被错过,它的信号的噪声淹没了多数报告。
用知识武装的精确位置的基因,每个“新”基因拷贝数异变出现在他们的诱导多能干细胞,科学家们回到了成纤维细胞。这一次,他们用一个分析工具,像是影印机,可以生成数百万或数十亿副本的一个部分的DNA-provided特定DNA部分存在。对于每一个“新”CNV出土的“诱导多能性”细胞,一个分子复制机中采用不同的版本。
“你瞧,在许多情况下,这种技术发现基因拷贝数异变在成纤维细胞,在那里但是已经错过了在前面的,质量分析,“城市说。这些基因拷贝数异变还未被发现,因为他们居住的成纤维细胞为代表的只有一小部分百分之一的成纤维细胞活检样本。但任何CNV的纤维母细胞幸运地成为了“父”数以亿计的“诱导多能性”细胞轴承相同的基因组的“面子”现在伸出太显眼的。六的20个不同的诱导多能干细胞在至少一个CNV非共享与其他线,调查人员发现。这反映了父母的成纤维细胞的差异,这意味着大约30%的人类皮肤细胞可能港口独特的基因拷贝数异变。
“这是一个大量的细胞间遗传变异说:“城市,他也参加了最近的一项研究实验室进行的人体组织的迈克尔•斯奈德博士在斯坦福大学的遗传学教授和主席。研究显示,肾脏可能有独特的CNV模式,胰腺和肝脏。”,而不是整块材料,我们的身体可能是马赛克基因组不同的细胞组成的。我们不知道是否或何时这些差异是危险的,无关紧要的或有益的。”
这可能取决于器官,城市说。“更复杂的是,更多的方法有事情可能出错。大脑是一个特别复杂的器官。基因拷贝数异变影响细胞在特定的大脑结构或地区可能发挥作用在复杂的神经发育障碍,如精神分裂症和孤独症。”Urban intends to find out, he said.
进一步探索
