Science子刊：干扰素γ途径在iPSC重编程中增强多能性和X染色体再激活

基因组调控中心(CRG)的研究人员发现了一种加速小鼠多能干细胞生产和质量的治疗方法。这一发现有可能改善具有两条X染色体的个体的疾病建模和药物测试;女性、变性男性或患有克氏综合征的额外X染色体的男性。研究结果发表在《科学进展》杂志上。

这项研究涉及到诱导多能干细胞(iPSCs)，它可以变成体内任何类型的细胞，使其成为研究和医学中高度通用和有价值的资源。它们使科学家能够在实验室中研究疾病并开发个性化的治疗方法。它们还具有替代受损或患病组织的潜力。

在人类中，创造诱导多能干细胞需要对皮肤细胞等特化的成年细胞进行重新编程，使其恢复到多能状态。2012年，日本研究员山中伸弥(Shinya Yamanaka)获得了诺贝尔奖。然而，以这种方式制造干细胞是一项艰巨的任务，很少有细胞能达到真正的多能状态。

研究人员发现，将干扰素γ (IFNγ)添加到小鼠神经前体细胞(一种可以转变为不同类型神经元的细胞)的培养物中，将重新编程iPSCs所需的时间缩短了一天，节省了时间和资源。

这一发现令人惊讶，因为IFNγ通常被认为有助于身体对感染做出反应，例如，通过激活免疫细胞和促进炎症来应对病毒的存在。这是它第一次被证明在完全不同的细胞编程环境中起作用。

“干扰素可以通过打开DNA和快速激活基因表达来帮助细胞对病毒感染做出反应。一种可能的解释是，通过像蛤一样打开DNA，它暴露了某些基因，使它们更容易重新编程，加速细胞向干细胞的转化，”该研究的第一作者、巴塞罗那基因组调控中心的研究员梅赛德斯巴雷罗博士解释说。

带有“x因子”的病毒防御蛋白

许多遗传疾病都与X染色体有关。研究具有两条X染色体的女性iPSCs，有助于研究人员了解这些情况。女性干细胞也可以用于药物测试，通过了解它们如何与女性细胞相互作用，确保治疗分子对不同性别的个体有效和安全。

女性多能干细胞还可用于为影响女性的疾病建立更准确的模型，或者最终用于培养专门针对女性患者需要的移植组织和器官。然而，创造高质量的女性干细胞系一直具有历史挑战性。

这是因为女性成年细胞通常有一条X染色体处于休眠状态，这是一种补偿机制，有助于避免来自两条X染色体的双剂量基因产物处于活跃状态的影响。带有XY染色体的男性细胞不需要处理这个问题。

在细胞重编程过程中激活两个X染色体通常是高质量干细胞的标志。这意味着一个细胞已经被彻底重新编程，摆脱了之前的身份，并获得了成为任何细胞类型的潜力，基本上是模仿早期胚胎阶段的细胞。

研究人员发现，干扰素γ (IFNγ)在加速X染色体的再激活方面非常有效，加速了高质量iPSCs的产生。

“在小鼠细胞重编程过程的早期，添加干扰素伽马使x染色体的再激活效率提高了一倍。该研究的资深作者、巴塞罗那基因组调控中心的研究员伯恩哈德·帕耶博士说:“虽然最终的iPSCs质量相同，但我们怀疑在人类干细胞中可能会有所不同，病毒防御蛋白可能在提高人类女性干细胞系的质量方面发挥重要作用。”

“女性个性化医疗需要高质量的女性干细胞系。没有这些，实验性疗法可能会失败。我们的发现使高质量女性iPSCs的生产向前迈进了一步，这对于确保个性化医疗的承诺使所有人受益至关重要，而不仅仅是少数人，”Payer博士总结道。