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iPSC基因组重编程具有稳定性

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摘要 : 美国研究人员通过对小鼠诱导多能干细胞的基因组测序,发现诱导多能干细胞的重编程不会增加DNA重排或逆转录因子转座的风险。相关研究成果发表于10月4日的Cell Stem Cell杂志上。
美国研究人员通过对小鼠诱导多能干细胞的基因组测序,发现诱导多能干细胞的重编程不会增加DNA重排或逆转录因子转座的风险。相关研究成果发表于10月4日的Cell Stem Cell杂志上。 诱导多功能干细胞(iPSC)绕开了胚胎干细胞研究面临的伦理和法律等障碍,因此在医疗领域的应用前景非常广阔。然而,如果大部分iPSC含有有害的遗传突变,则它们的生物医学应用将会大大受损。近期有芯片研究表明人iPSC中的DNA拷贝数变异较胚胎干细胞要多,暗示其他类的基因组结构变异也会频繁发生。 于是,弗吉尼亚大学和Scripps研究所的研究人员利用全基因组末端配对测序,试图解答iPSC的生产是否会导致突变增加和基因组稳定性降低的问题。与之前的研究结果相反,研究小组在所检测的三个小鼠ips细胞系中发现了非常少的自发突变,也未发现逆转录转座子插入。 作者认为,这些结果表明基因组稳定性在重编程过程中能够保持,且目前的重编程方法有可能产生无基因干扰突变的iPSC。尽管还需要进一步研究来确定人的iPSC是否也保持着相同水平的基因组稳定性,但小鼠研究的结果让他们信心大增。 在本研究中,研究人员使用了Illumina的Genome Analyzer II对三个小鼠iPS细胞系进行了全基因组测序,而对照细胞是小鼠胚胎的胎儿细胞群。两个iPS细胞系是来自同一个体细胞,而第三个是来自另一个供体细胞。 研究人员产生了每个基因组的10-12倍覆盖度。他们利用了一种名为HYDRA的算法,来寻找重排和逆转录转座子插入。该算法在末端配对定位模式下检测结构变异的断裂点以及转座子插入。 即使未找到多个拷贝数变异或基因组重排,但研究人员认为他们可能会发现转座子激活。因为重编程基因组时,这是一个全基因组的表观遗传重编程,在扰乱表观遗传状态时,转座子可能激活。然而,未有证据表明iPSC中的逆转录因子转座。 让人奇怪的是,之前在人iPSC研究中发现的一些遗传改变也未在小鼠iPSC中找到,研究小组认为,这可能与重编程的程度有关,或是与重编程所用的体细胞类型相关。 名词解释: 诱导多功能干细胞(iPSC)是通过向皮肤成纤维细胞的培养基中添加几种胚胎干细胞表达的转录因子基因,诱导成纤维细胞转化成的类多能胚胎干细胞。 原文摘要: Genome Sequencing of Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Reveals Retroelement Stability and Infrequent DNA Rearrangement during Reprogramming The biomedical utility of induced pluripotent stem cells (iPSCs) will be diminished if most iPSC lines harbor deleterious genetic mutations. Recent microarray studies have shown that human iPSCs carry elevated levels of DNA copy number variation compared with those in embryonic stem cells, suggesting that these and other classes of genomic structural variation (SV), including inversions, smaller duplications and deletions, complex rearrangements, and retroelement transpositions, may frequently arise as a consequence of reprogramming. Here we employ whole-genome paired-end DNA sequencing and sensitive mapping algorithms to identify all classes of SV in three fully pluripotent mouse iPSC lines. Despite the improved scope and resolution of this study, we find few spontaneous mutations per line (one or two) and no evidence for endogenous retroelement transposition. These results show that genome stability can persist throughout reprogramming, and argue that it is possible to generate iPSCs lacking gene-disrupting mutations using current reprogramming methods. 作者:cici6880 点击:
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