隨著使用再生干細(xì)胞療法的希望越來越近，一個(gè)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家聯(lián)盟報(bào)告說，他們從10個(gè)研究機(jī)構(gòu)分析的大約30%的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在遺傳上不穩(wěn)定，對(duì)臨床使用不安全。在6月9日由干細(xì)胞報(bào)告發(fā)表的一項(xiàng)由國家心臟，肺和血液研究所資助的研究中，多機(jī)構(gòu)研究小組報(bào)告了大量誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)的綜合表征。專門的iPSC從成人皮膚或嬰兒臍帶血細(xì)胞重新編程，可以成為體內(nèi)的任何細(xì)胞類型 - 一種稱為多能性的病癥，模仿人類胚胎干細(xì)胞(hESCs)的功能。

作為祖細(xì)胞生物學(xué)聯(lián)盟的一部分，科學(xué)家們正致力于確保這一日益增長的醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域以安全可靠的科學(xué)為基礎(chǔ)。盡管存在生產(chǎn)安全有效的iPSC的技術(shù)，但研究作者報(bào)告說他們遇到了意想不到的細(xì)胞搖擺生產(chǎn)過程。這包括一些被細(xì)菌污染或攜帶基因的細(xì)胞系和與癌癥相關(guān)的突變。

“我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)的大量不穩(wěn)定細(xì)胞系非常令人驚訝，這突出了制定干細(xì)胞療法安全標(biāo)準(zhǔn)的重要性，”轉(zhuǎn)化核心轉(zhuǎn)化發(fā)育高級(jí)作者兼主任Carolyn Lutzko博士說。辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心的實(shí)驗(yàn)室。“我們研究的大量細(xì)胞系符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但不符合這些標(biāo)準(zhǔn)的意外數(shù)量的細(xì)胞系不能用于臨床治療。”

研究人員還宣布在https://www.synapse.org/上建立一個(gè)在線門戶網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫。它使科學(xué)家能夠開放獲取研究數(shù)據(jù)，以支持他們自己對(duì)潛在的基于iPSC的干細(xì)胞療法的研究。這允許研究人員將他們自己的實(shí)驗(yàn)室中生成的iPSC的質(zhì)量和穩(wěn)定性與當(dāng)前研究中的iPSC的質(zhì)量和穩(wěn)定性進(jìn)行比較。

不同的工具，各種結(jié)果

研究人員對(duì)不同機(jī)構(gòu)提交的58種不同的iPSC進(jìn)行了比較。用各種基因，方法和起源細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞，例如成人皮膚或嬰兒臍帶血細(xì)胞。評(píng)估iPSC的遺傳穩(wěn)定性，多能性率和若干其他科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

遺傳穩(wěn)定性對(duì)于iPSC的安全性至關(guān)重要，以避免實(shí)驗(yàn)性治療引發(fā)癌癥或其他醫(yī)學(xué)問題的風(fēng)險(xiǎn)。同樣重要的是 - 在被指示成為特定細(xì)胞類型之前 - iPSC系列在不引入遺傳錯(cuò)誤的情況下不斷更新和擴(kuò)展為空白板巖形式。

研究人員還將iPSCs的分子和功能特征與人類胚胎干細(xì)胞進(jìn)行了比較，人類胚胎干細(xì)胞被謹(jǐn)慎地用作基準(zhǔn)質(zhì)量的黃金標(biāo)準(zhǔn)。

58個(gè)iPSC細(xì)胞系符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的程度取決于重編程細(xì)胞(皮膚與血液，雄性與雌性)的起源和特定的重編程方法。不同的方法包括各種重編程基因，載體(將遺傳物質(zhì)傳遞給細(xì)胞的工程病毒)，或質(zhì)粒(可以傳遞重編程基因的小DNA分子)的使用。

畸胎瘤檢查

多能性意味著iPSC可以從形成身體的三種基本生殖細(xì)胞系中的每一種產(chǎn)生細(xì)胞 - 內(nèi)胚層(腸區(qū)域)，外胚層(表皮，神經(jīng)組織等)和中胚層(肌肉，血細(xì)胞等)?？梢詼y試多能性以確定iPSC系是否能夠形成所謂的畸胎瘤 - 由不同細(xì)胞類型(牙齒，骨骼，腦等)組成的良性腫瘤。

Lutzko說，人們一直認(rèn)為質(zhì)量差的iPSC系不能具有多能性，盡管在目前的研究中，由于費(fèi)用的原因，該理論尚未經(jīng)過仔細(xì)測試。這促使Lutzko及其同事檢查并確定所有iPSC系列 - 無論是高質(zhì)量還是低質(zhì)量 - 都能產(chǎn)生畸胎瘤。

為此，研究人員注射了具有不同iPSC細(xì)胞系的實(shí)驗(yàn)室小鼠模型以觀察它們是否形成腫瘤，其次是腫瘤是否含有來自三種不同生殖細(xì)胞類型的細(xì)胞的實(shí)例。試驗(yàn)表明，遺傳穩(wěn)定和不穩(wěn)定的iPSC細(xì)胞系都形成畸胎瘤，細(xì)胞來自所有三個(gè)胚層。

研究作者表示，雖然遺傳上不穩(wěn)定的iPSC細(xì)胞系表現(xiàn)出多能性，但臨床背景下的擔(dān)憂是它們也可能導(dǎo)致癌癥 - 再次強(qiáng)調(diào)了對(duì)安全重編程方法的需求。

計(jì)算機(jī)生物學(xué)

該研究將實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的大規(guī)模分子檢測和表征與計(jì)算分析相結(jié)合，研究第一作者，辛辛那提兒童生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)部研究員Nathan Salomonis博士領(lǐng)導(dǎo)。Salomonis使用計(jì)算方法來檢查和生成關(guān)于細(xì)胞編程的不同方法，基因調(diào)控和iPSC的功能質(zhì)量之間的相互作用的大量數(shù)據(jù)。

Salomonis說，這些數(shù)據(jù)揭示了iPSC細(xì)胞系新的和微妙的跡象，這些細(xì)胞已經(jīng)失去了制造所有必需成體細(xì)胞類型的能力。這一大量原始處理數(shù)據(jù)已通過在線門戶網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫提供。

正如財(cái)團(tuán)研究人員所期待的那樣，Salomonis表示他們將測試不同系列的iPSCs能夠轉(zhuǎn)化為非常特異的細(xì)胞類型 - 例如人體內(nèi)的大腦，心臟，肺和其他細(xì)胞。在驗(yàn)證并公布這些測試的數(shù)據(jù)后，該聯(lián)盟還將此信息作為公共資源添加到在線數(shù)據(jù)庫中。

所有當(dāng)前研究的實(shí)驗(yàn)室測試和質(zhì)量分析都是通過辛辛那提兒童醫(yī)院進(jìn)行的。Lutzko是辛辛那提大學(xué)醫(yī)學(xué)院兒科學(xué)副教授，也是辛辛那提Hoxworth血液中心再生醫(yī)學(xué)和細(xì)胞療法的主任，他說，該醫(yī)學(xué)中心既是該研究的細(xì)胞特征核心，也是生物信息學(xué)的核心。