在人类胚胎干细胞培养过程中,根据选择优势原则会发生体细胞突变,例如有更好的自我更新特点。在人类胚胎干细胞持续长期培养过程中,这种选择性可能是非随机基因变化产生的原因。这种改变通常都是通过染色体组型分析而发现。几年前,由于担心培养的人胚胎干细胞存在遗传变化从而可能给细胞替代治疗带来难题,并且一些独立的实验室也先后报道了人胚胎干细胞基因组发生变化,于是科学家发起了由国际干细胞研究组织管理的与此有关的全球性研究项目。
国际干细胞研究组织分析了来自世界38个实验室的125个人类胚胎干细胞系和11个诱导多能干细胞系,筛查在培养期间发生的遗传突变。研究结果表明这些细胞在培养一段时间之后会出现许多一致性的遗传差异。多数细胞系保持染色体组型的正常,但是长时间培养有获得性转变的趋势,通常影响1、12、17和20号染色体。偶发的DNA甲基化模式转变与培养时间无关。通过SNP分析确定结构改变也属于偶发现象。在1、12、17号染色体上没有与培养相关的常见变化,但是在20号染色体长臂上的DNA序列(20q11.21)轻微扩增。在人类胚胎干细胞中此区域表达三个基因,ID1、BCL2L1和HM13。研究发现在胚胎干细胞系中发生率大于20%。在这三个基因中,研究人员推测BCL2L1基因变化是由于培养适应性造成的。基因BCL2L1编码一种抑制细胞死亡的蛋白,所以BCL2L1基因区域发生扩增的细胞系,就像通过人工过表达BCL2L1的细胞那样,在培养时拥有生长优势,这就提示人胚胎干细胞在培养时遭受选择性压力。BCL2L1扩增,如同其他变化一样,在经过长时间培养的人胚胎干细胞中更加常见,这就意味着较年轻的培养细胞可能含有较少的遗传差异。虽然该研究结果给干细胞的临床应用带来一些问题,但仍旧在可控范围内,还需对变化的基因做进一步的研究。(编译:马驰)
参考文献:《Nature Biotechnology》2011;29:1132-1146