中国科学家证实Zrsr1低甲基化和iPS细胞多能状态相关

中国农业大学与北京生命科学研究所的研究人员，采用高通量测序技术，揭示多能性下降的诱导多能干细胞(iPS细胞)中印记基因的甲基化遭到了破坏。相关文章发表于2013年12月31日的《Cell Research》杂志上。

2006年日本科学家山中伸弥利用病毒载体将四个转录因子(Oct4，Sox2，Klf4和c-myc)的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——iPS 细胞。

这种通过将完全分化的体细胞重编程，不经胚胎阶段而直接逆转至多能干细胞状态的iPS 细胞一度被视为最有希望运用到再生医学及新药开发的重要资源，为人类各种遗传性及功能性疾病的研究和治疗带来了新希望。

然而近年来陆续有一些研究团体报道称，在ips细胞中观察到转录组、染色质结构、甲基化组，甚至是分化潜能方面的差异，引起了人们对iPS细胞进一步临床应用的严重担忧。因此，筛选出高质量的iPS细胞，鉴别出与多能性相关的一些关键因子是进一步应用iPS细胞的前提条件。

为了探讨这一问题，研究人员构建出了一些具有相同遗传背景和原病毒整合位点的iPS细胞系，利用四倍体补偿实验(tetraploid complementation assay)确定了每个iPS细胞系多能状态特征。

随后，他们采用深度测序鉴别了“4N-ON” iPS细胞系与对应的“4N-OFF” iPS细胞系之间在基因表达和总体表观遗传修饰方面的全基因组差异。总共有105个测序样本储存在公共基因芯片数据库GEO中，将成为可供研究团体利用的有价值的数据资源。

全基因组分析结果提供了迄今为止有关iPS细胞多能性最详细的信息。研究人员证实，iPS细胞在mRNA、小RNA、核心组蛋白修饰(H3K27me3、H3K4me3和 H3K4me2)和DNA甲基化水平上总体相似。然而，每个iPS细胞系都具有一些细胞系特异性的差异，这有可能与特定细胞身份有关系。

最为重要的是，研究人员发现，通过不同的转录因子组合衍生的、多能性减少的iPS细胞系中印记基因Zrsr1的甲基化一致遭到破坏。并且，通过改善培养条件或是亚克隆iPS细胞的方法，不能恢复破坏的甲基化。并且在起源于另外一些重编程系统的独立iPS细胞系中，研究人员进一步确证了Zrsr1低甲基化和iPS细胞多能状态相关。

新研究发现对于更深入地阐明重编程机制以及提高iPS细胞质量具有重要的意义。

原文链接：High-throughput sequencing reveals the disruption of methylation of imprinted gene in induced pluripotent stem cells