Cell Stem Cell八大热点文章（7月）

　　瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）和美国的科学家们开发出了一种强大的方法，确定人类胚胎干细胞的特征以及它们的医疗应用潜力。

　　

生物通报道：《Cell Stem Cell》杂志是2007年Cell出版社新增两名新成员之一（另外一个杂志是Cell Host & Microbe），这一杂志内容涵盖了从最基本的细胞和发育机制到医疗软件临床应用等整个干细胞生物学研究内容。这一杂志特别关注胚胎干细胞、组织特异性和癌症干细胞的最新成果。《Cell Stem Cell》自创刊以来就倍受关注，影响因子迅速提升，从0一冲至16.826，又达到了22.387。其中最受关注的文章包括：

Molecular Criteria for Defining the Naive Human Pluripotent State

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）和美国的科学家们开发出了一种强大的方法，确定人类胚胎干细胞的特征以及它们的医疗应用潜力。

干细胞的多能性是将它们用于再生医学和组织工程学的关键。多能性指的是细胞分化为不同细胞类型的能力。这意味着我们要能够可靠地获得、培养和维持完全多能性干细胞。生成处于多能性最早期，即基态（ground）或原始态(naïve)的人类胚胎干细胞非常的困难，而在小鼠细胞中则很容易做到这一点。

麻省理工学院Rudolf Jaenisch，Salk研究所Joe Ecker，及瑞士洛桑联邦理工学院Didier Trono的三大实验室，现在开发出了一个四步的过程来确定人类胚胎干细胞的准确标记，将它们与精确的发育时间关联起来。
干细胞大牛Cell Stem Cell：四步验证干细胞

CRISPR Interference Efficiently Induces Specific and Reversible Gene Silencing in Human iPSCs

结合21世纪最强大的两种生物学工具，Gladstone研究所的科学家第一次采用CRISPR-Cas9系统的变种技术，改变了读取诱导多能干细胞(iPSCs)基因组的方式。这是在构建遗传病细胞模型上取得的一个重大技术进步。

研究人员比较了CRISPRi和CRISPR-Cas9沉默控制iPSC多能性的一个特殊基因的状况。他们发现CRISPRi的效率比CRISPR-Cas9高得多：利用CRISPRi，95%以上细胞中的靶基因被沉默，而采用CRISPR-Cas9的细胞为60-70%。并且CRISPRi没有造成任何脱靶基因表达改变，像在细胞基因组中非期望的插入或删除等——这是采用CRISPR-Cas9要考虑的一个问题。

Leukemic Stem Cells Evade Chemotherapy by Metabolic Adaptation to an Adipose Tissue Niche

在许多的癌症类型中，肥胖患者比身材苗条的患者结局要差。现在科罗拉多大学癌症中心发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）的一项研究提出了一种引人注目的假说来解释其原因：研究人员发现白血病干细胞“躲藏”在脂肪组织中，当遭遇化疗挑战时甚至以支持它们生存的一些方式转变了这一组织。似乎白血病不仅利用了脂肪组织来作为盗贼洞穴躲避治疗，还积极地改变了这一洞穴来满足它们的喜好。
藏在“盗贼洞穴”中的癌症干细胞贼王

Genome Editing of Lineage Determinants in Human Pluripotent Stem Cells Reveals Mechanisms of Pancreatic Development and Diabetes

研究人员通过TALEN和CRISPR对hPSC进行基因组编辑，随后诱导这些细胞定向分化。他们通过这样的方式系统分析了八种胰腺转录因子（PDX1、RFX6、PTF1A、GLIS3、MNX1、NGN3、HES1和ARX）的具体作用。

细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争，为此它们演化出了多种防御机制，CRISPR/Cas适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合，可以在引导RNA的指引下，靶标并切割入侵者的遗传物质。 2012年研究者们利用这一特点，将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。

这项研究证实，小鼠和人类的胰腺发育有着保守的基因需求。此外，研究人员还揭示了一些与二型糖尿病有关的胰腺发育机制。举例来说，RFX6参与了胰腺祖细胞的数量调控，胰腺β细胞分化对PDX1有特别的要求，形成葡萄糖响应性β细胞需要NGN3。文章指出，在hPSC中进行系统性基因组编辑，可以帮助人们进一步了解先天性疾病背后的机制。

Genetic Drift Can Compromise Mitochondrial Replacement by Nuclear Transfer in Human Oocytes

来自英国纽卡斯尔大学等机构的研究人员开发出一种更加有效的线粒体替代疗法（mitochondrial replacement therapy, MRT），这可能能够降低将线粒体DNA（mitochondria DNA, mtDNA）疾病传递给后代的风险。他们改进了原核转移技术，增加有活力的受精卵产生的数量，同时降低与核DNA一起转移到供者卵子中的缺陷性线粒体的数量。

通过调整原核转移时间，研究人员发现更早地进行原核转移（在受精大约8小时后）导致体外受精卵更有效地存活。改变某些转移条件---在卵母细胞去核期间不添加蔗糖和使用冻存的而不是新鲜的病人卵母细胞---导致将近50%的样品在胚泡中没有检测到有缺陷的线粒体。在产生的所有有三个生父母的受精卵中，共有79%的受精卵在核转移后残留不到2%发生突变的线粒体。

Age-Related Accumulation of Somatic Mitochondrial DNA Mutations in Adult-Derived Human iPSCs

人们长期以来认为我们的线粒体DNA中的致病性突变是衰老和年龄相关性疾病的一种驱动力，不过一直都缺乏明确的证据。如今，利用这项研究中的证据，科学家知道我们必须筛选iPS细胞中发生的突变，或者在年龄更为年轻时收集人体细胞制造iPS细胞，从而确保它们的线粒体基因是健康的。这种对细胞在自然衰老过程中如何遭受损伤的基本了解可能有助消除发生基因突变的线粒体在退化性疾病中发挥的作用。

研究人员采集了24岁到72岁之间的人群的血液和皮肤样本。当他们测试样品寻找线粒体DNA突变时，发现突变的水平很低。但是当他们对iPS细胞系进行测序时，他们发现了更高数量的线粒体DNA突变，尤其是在超过60岁的患者的细胞中。他们还发现，在一个细胞内含有突变的线粒体比例更高。一个细胞内突变的线粒体DNA含量越高，就对细胞功能的损害越大。

Genome Editing in Human Pluripotent Stem Cells: Approaches, Pitfalls, and Solutions

这篇综述文章简单回顾了定制设计的核酸酶在hPSCs基因编辑中的应用，集中关注TALENs和 CRISPR/Cas9的实际应用。突出了每种方法的优缺点，并讨论了实验设计的理论和技术方面的考虑。

人类胚胎干细胞（hESCs）的分离和人类诱导多能干细胞（hiPSC）重编程的 发现，使干细胞生物学、体外疾病模型和药物发现重新复兴起来。在一般情况下，基于hPSC的疾病模型非常适合于研究遗传变异。例如，研究通常将病人来源的 hiPSCs——携带有导致疾病的基因突变，与（年龄相仿的）对照组衍生hiPSCs进行比较——通常分化为受影响的细胞类型，如神经细胞或肝细胞。这种 疾病建模策略需要注意，分化的倾向和表型特性的可变性，即使在来自同一供体的hPSCs中。

不过，即使一个给定突变的细胞表型是强大的、高度渗透的，也可能由于无关hPSC细胞系遗传背景中差异的混淆影响，而发生缺失。为了克服这一障碍， 一种非常强大的方法是，使用定制设计的核酸内切酶，使研究人员能够对内源性hPSC基因组序列进行精确和可编程的修饰。这种基因组工程战略，对于研究人类生物学和疾病将是非常有价值的。

3D Chromosome Regulatory Landscape of Human Pluripotent Cells

Whitehead研究所的研究人员构建出了在人类胚胎干（ES）细胞和成体细胞中构成人类基因组三维（3D）结构，并调控了基因表达的DNA环的图谱。一些基因和调控元件在这一染色体框架内的定位有可能帮助科学家们更好地指导他们的基因组研究，确立突变与疾病发生发展之间的关系。

两位干细胞大牛Cell Stem Cell携手发布新成果

(生物通：万纹)