广州生物院等在 iPS 细胞的表观遗传特征研究中取得进展

近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员姚红杰课题组与同济大学生命科学与技术学院教授江赐忠课题组合作,揭示出化学小分子来源 iPS 细胞的表观遗传特征更加接近于 ES 细胞的表观遗传特征。

胚胎干细胞(ES 细胞)在再生医学的临床应用中具有很大的应用潜力,但是由于存在伦理问题而被限制了应用。据报道,使用经典的四个转录因子 Oct4,Sox2,Klf4 和 c -Myc 诱导获得的诱导多能干细胞(4F-iPS 细胞)与 ES 细胞存在表观修饰差异的现象。北京大学教授邓宏魁最早采用化学小分子诱导获得多能干细胞(C-iPS 细胞)的方法,开启了全新的 iPS 细胞获取的方法。但是当前研究对 C -iPS 细胞表观遗传特征了解较少。

在该研究中,姚红杰课题组在运用化学小分子成功将小鼠成纤维细胞诱导为 C -iPS 细胞的基础上,与江赐忠课题组合作研究了 C -iPS 细胞、4F-iPS 细胞和 mES 细胞的 DNA 甲基化图谱与基因表达之间的关系。研究者首先通过简并亚硫酸盐测序(RRBS)和转录组测序分别获得了培养在相同条件下的 C -iPS 细胞、4F-iPS 细胞和 mES 细胞的 DNA 甲基化图谱和基因达谱数据。通过分析发现,虽然 C -iPS 细胞、4F-iPS 细胞和 mES 细胞在全基因组水平上甲基化程度基本接近,但是前两者的甲基化程度都略高于 mES 细胞;而且 4F-iPS 细胞的 DNA 甲基化程度要高于 C -iPS 细胞。研究者发现,与 4F-iPS 细胞相比,C-iPS 细胞的反转录转座元件的甲基化状态更加接近于 mES 细胞的反转录转座元件的甲基化状态。C-iPS 细胞与 mES 细胞的印记基因有相似的 DNA 甲基化和基因表达水平,而 4F-iPS 细胞中的很多印记基因被异常 DNA 高甲基化而沉默。该研究表明,化学小分子诱导获得的 iPS 细胞可能为基础研究和将来临床应用都提供了一个较好的策略,而转录因子诱导获得 iPS 细胞所导致的印记基因异常 DNA 甲基化可能是将来临床应用的一个限制因素。

相关研究成果发表在 Cell Death & Disease 上。

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C-iPS 细胞、4F-iPS 细胞和 mES 细胞 DMRs 的 DNA 甲基化状态对基因表达的影响

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