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Cell Stem Cell:新研究有望解决临床应用中不同iPSC细胞系的选择难题

来源:生物谷 2016-08-02 16:36

2016年8月2日讯 /生物谷BIOON/ --本文亮点:

人类多能干细胞向造血干细胞方向分化的能力与IGF2表达相关

IGF2表达取决于信号依赖性的染色质可接近性(chromatin accessibility)

多能干细胞来源的造血祖细胞的分化成熟能力与重编程过程中的DNA甲基化具有相关性

表观遗传特征能够帮助鉴别人类多能干细胞系的分化能力

日本京都大学的研究人员近日在国际学术期刊Cell Stem Cell上发表了一项最新研究进展,他们通过对不同诱导多能干细胞系(iPSC)和胚胎干细胞系(ESC)的分化能力和分子特征进行整合分析,发现根据多能干细胞的表观遗传学特征可以预测多能干细胞向特定方向分化的能力。该研究为在临床应用和科学研究中如何选择合适的iPSC细胞系提供了重要信息。

诱导多能干细胞向特定谱系方向的分化能力存在不同,这是其在临床应用和疾病模型构建方面为大家所关注的一个重要问题。为了找到影响多能干细胞分化能力的因子,日本京都大学的研究人员在35个人类iPSC细胞系和4个ESC细胞系中,针对它们向造血干细胞方向分化的能力及分子特征,比如基因表达,DNA甲基化和染色质水平进行了整合分析。

分析结果表明多能干细胞向造血干细胞方向发生命运决定形成造血祖细胞的能力与IGF2的表达水平存在关联,而IGF2的表达又取决于位于内胚层基因位置的信号依赖性的染色质可接近性。研究人员还发现多能干细胞来源的造血祖细胞向成熟血细胞分化的成熟能力与iPSC在重编程过程中获得的DNA甲基化数量和模式(pattern)相关。

这项研究深入了解了决定不同人类iPSC细胞系分化能力的分子特征。这些信息的预测性作用将为选择合适的iPSC细胞系进行临床应用指出新的道路。(生物谷Bioon.com)

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doi:10.1016/j.stem.2016.06.019 

Epigenetic Variation between Human Induced Pluripotent Stem Cell Lines Is an Indicator of Differentiation Capacity

Masatoshi Nishizawa1, 2, Kazuhisa Chonabayashi1, 2, Masaki Nomura1, Azusa Tanaka1, Masahiro Nakamura1, Azusa Inagaki1, Misato Nishikawa1, Ikue Takei1, Akiko Oishi1, Koji Tanabe1, Mari Ohnuki1, Hidaka Yokota1, Michiyo Koyanagi-Aoi1, Keisuke Okita1, Akira Watanabe1, 3, Akifumi Takaori-Kondo2, Shinya Yamanaka1, 3, 4, Yoshinori Yoshida1

Variation in the differentiation capacity of induced pluripotent stem cells (iPSCs) to specific lineages is a significant concern for their use in clinical applications and disease modeling. To identify factors that affect differentiation capacity, we performed integration analyses between hematopoietic differentiation performance and molecular signatures such as gene expression, DNA methylation, and chromatin status, using 35 human iPSC lines and four ESC lines. Our analyses revealed that hematopoietic commitment of PSCs to hematopoietic precursors correlates with IGF2 expression level, which in turn depends on signaling-dependent chromatin accessibility at mesendodermal genes. Maturation capacity for conversion of PSC-derived hematopoietic precursors to mature blood associates with the amount and pattern of DNA methylation acquired during reprogramming. Our study therefore provides insight into the molecular features that determine the differential capacities seen among human iPSC lines and, through the predictive potential of this information, highlights a way to select optimal iPSCs for clinical applications.

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