表观遗传调控,尤其是细胞核内染色体高级组织形式,是目前干细胞研究领域的前沿和热点问题。包括胚胎干细胞和诱导干细胞在内的多能干细胞能利用遗传学和表观遗传学的一种复杂网络,来维持自我更新和多向分化之间的精密平衡。
Cell出版社旗下著名干细胞期刊Cell Stem Cell推出了新的干细胞表观遗传学综述集锦,而且为了呼应这个夏天最受瞩目的世界杯,在封面上勾画了以足球为背景的分子图。
在社论“Keeping Score”中,期刊编辑介绍了这一专刊的主要内容,五篇综述文章深入探讨了这一领域的一些研究进展,其中涉及干细胞表观遗传调控研究领域的多个方面,比如染色质抑制复合物,重编程过程中的表观遗传变化,染色质三维结构,lncRNAs 和 DNA甲基化等。
除了这些综述文章外,还有一些研究进展文章,主要是6月份中与干细胞表观遗传有关的成果,以及这一研究领域的一些青年科学家们对表观遗传学研究的看法。
其中也有一些国内学者的声音,如此前生物通采访的密歇根大学病理学和生物化学系窦亚丽(Yali Dou, Ph.D.)博士,她发表了题为“Stem Cell Epigenetics: Looking Forward”的介绍,指出在成长过程中,成体干细胞是维持组织完整性的关键所在,但是近期的一些研究表明,组织中长包含超过一种类型的干细胞,这些干细胞定位在不同的区域,具有不同的生理行为,这说明“干细胞在维持组织动态平衡方面的复杂性,比我们之前预期的要复杂得多”。
此外还有一篇华人科学家研究成果:威斯康辛大学麦迪逊分校的神经科学家张素春(Su-Chun Zhang)教授通过iPS技术生成了渐冻症神经细胞。他们对这些细胞进行研究后发现,神经丝形成故障很可能就是这种疾病的根源。
iPS细胞拥许多有与供体相同的特征,可以帮助人们构建疾病模型。张教授认为,与传统的遗传学方案相比iPS具有关键的优势,在这篇文章中,他的研究组就通过iPS技术,将ALS患者的皮肤细胞重编程成为运动神经元。他们在这些运动神经元中,研究了组成神经丝(neurofilament)的蛋白。神经丝负责将多种物质运送到神经细胞的远端,这些物质包括给肌肉发送信号的神经递质,以及负责提供能量的线粒体等。
研究团队发现,上述缠结的根源在于组成神经丝的蛋白亚单位。他们认为,神经丝形成时的一步错误调控,是ALS的发病原因。研究人员指出,iPS形成的运动神经元比较年轻,因此可以判断上述错误发生在早期,这意味着它很可能就是疾病的根源。如果能够靶标这一过程,就可能挽救神经元。
来自加州大学圣地亚哥分析的任兵教授也发表了题为“The 3D Genome in Transcriptional Regulation and Pluripotency”的综述文章,介绍了细胞染色质结构与表观遗传学的关系。
任兵研究组开发了一种全基因组3C分析技术:Hi-C,利用这种技术,这一研究组完成了人成纤维细胞综合染色质相互作用基因组图谱。
Hi-C是一种3C衍生技术,基于交联DNA与生物素linker的邻近连接,能够拉下(pull down)片段,接着进行高通量测序。从800万个读取对中,研究人员能产生了基因组范围的接触模型,分辨率在1 MB。