根據(jù)加州大學(xué)洛杉磯分校再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞伊萊和伊迪特-布羅德中心(Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research at UCLA)研究人員的一項(xiàng)研究,，已建立的人胚胎干細(xì)胞系，包括得到美國前總統(tǒng)喬治-沃克-布什批準(zhǔn)的聯(lián)邦研究基金資助的那些細(xì)胞系,，跟新獲得的人胚胎干細(xì)胞系存在差別,。
阿曼德-克拉克(Amander Clark)是加州大學(xué)洛杉磯分校生命科學(xué)學(xué)院分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系助理教授,，也是這項(xiàng)研究的主要作者,。她說，這一發(fā)現(xiàn)指出繼續(xù)獲得新干細(xì)胞系的重要性,，這樣研究人員就可以更好理解多能性,，即這些細(xì)胞制造人體任何一種細(xì)胞的能力。
克拉克說,，“找出產(chǎn)生我們能夠制造的最高質(zhì)量多功能干細(xì)胞系的特征是非常重要的,。很可能迄今為止我們還未對胚胎干細(xì)胞或多誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞設(shè)置足夠高的標(biāo)準(zhǔn)。我們現(xiàn)在知道已建的細(xì)胞系不同于新獲得的細(xì)胞系,，而且現(xiàn)在我們不得不查明這是多么地重要,。”
2011年11月30日，這項(xiàng)研究提前在線發(fā)表在得到同行評鑒的《人類分子遺傳學(xué)》(Human Molecular Genetics)期刊上,。
這一研究首先研究了加州大學(xué)克拉克實(shí)驗(yàn)室在2009到2011年期間開發(fā)的首批6種人胚胎干細(xì)胞系,，而且這些細(xì)胞系已經(jīng)被2009年3月創(chuàng)建的美國國家衛(wèi)生研究院胚胎干細(xì)胞登記處所接納，也就意味著它們將被用于聯(lián)邦資金資助的研究項(xiàng)目上,。
在她的研究中,，克拉克決定將研究胚胎干細(xì)胞X染色體失活以及關(guān)閉其中一個(gè)X染色體的機(jī)制作為切入點(diǎn)，這是因?yàn)檫@是一個(gè)大的物理標(biāo)記,，容易在單個(gè)細(xì)胞中進(jìn)行可視化觀察,。克拉克想把已建立的胚胎干細(xì)胞系中這種特異性分子標(biāo)記跟從人胚泡(blastocyst)獲得的新胚胎干細(xì)胞中發(fā)生的情形作番比較,。
用于研究的已建立的細(xì)胞系是來自于2001年前獲得的一組干細(xì)胞系,。克拉克說,，在這一領(lǐng)域,，人們好幾年前早就知道大多數(shù)已建立的細(xì)胞系會(huì)經(jīng)歷X染色體失活，而且她的研究也證實(shí)了這點(diǎn),。然而,，隨著時(shí)間的推移，克拉克還發(fā)現(xiàn)這種分子標(biāo)記不再反映X染色體失活的正常過程,。
在雌性細(xì)胞中,，X染色體正常情況下是由非編碼RNA導(dǎo)致失活的，是一種特殊形式的染色質(zhì),。在異常狀態(tài)下,，就像在更老的已建立的人胚胎干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的那樣,，X染色體也是失活的，但是這種失活過程不受非編碼RNA調(diào)控,，而且染色質(zhì)也有所不同,。
克拉克說，“經(jīng)典的分子標(biāo)記不再起作用,，這就意味著在已建立的胚胎干細(xì)胞系中其他東西在調(diào)節(jié)這X染色體失活,。找出這種東西具體是什么將是非常重要的，而且不論是對雄性細(xì)胞系還是雌性細(xì)胞系而言,，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核中所發(fā)生的我們不能觀察的其他變化同樣也是非常重要的,。”
克拉克研究小組產(chǎn)生的新胚胎干細(xì)胞系是從已經(jīng)接受體外受精戰(zhàn)勝不孕的夫妻捐獻(xiàn)給布羅德干細(xì)胞研究中心的胚胎中獲得的。而且這些夫妻不再計(jì)劃儲存他們凍存的胚胎用于生殖的目的,，并且拒絕把胚胎捐獻(xiàn)給其他人用作生殖,。
這些人胚胎保存在凍存的小管中，然后把它們從生殖診所轉(zhuǎn)移到加州大學(xué)洛杉磯分校干細(xì)胞獲得實(shí)驗(yàn)室,?？死搜芯啃〗M隨后解凍它們，經(jīng)過6到7天的發(fā)育后,，這些胚胎,，或者胚泡，含有一簇稱作內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(inner cell mass)的細(xì)胞,。而內(nèi)細(xì)胞團(tuán)就是新胚胎干細(xì)胞系的來源,。
在內(nèi)細(xì)胞團(tuán)階段再生長3到4周后，克拉克實(shí)驗(yàn)室檢查了人胚胎干細(xì)胞系,，發(fā)現(xiàn)在很多細(xì)胞中，兩條X染色體仍然是活性的,，使得它們更加類似于從原始內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中獲得的細(xì)胞,。
克拉克說，漸漸地,，隨著培養(yǎng)時(shí)間的流逝和冷凍保存---無論這些細(xì)胞系最終如何保存---一條X染色體失活,，它們變得跟較老的已建立的細(xì)胞系一樣，如異常的X染色體失活,。
克拉克說,，問題是來自內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的首批培養(yǎng)的細(xì)胞是不是擁有更高質(zhì)量，研究人員是否應(yīng)當(dāng)渴求它們用于具有潛在醫(yī)療意義的研究,。
克拉克說,，“將這些細(xì)胞穩(wěn)定在非常年輕的狀態(tài)將有可能被證實(shí)為是非常重要的，因?yàn)檫@時(shí)細(xì)胞特征最接近于內(nèi)細(xì)胞團(tuán),。我們想問的就是這些細(xì)胞當(dāng)分化為臨床細(xì)胞類型時(shí)是否確保最佳質(zhì)量,。”
保持兩條X染色體活性對于研究諸如雷特綜合癥(Rett Syndrome)之類的模式疾病也是非常重要的,。
接下來，克拉克將研究三種狀態(tài)的人胚胎干細(xì)胞,，即X染色體正常失活的細(xì)胞系,，X染色體異常失活的細(xì)胞系以及兩條X染色體仍然保持活性的細(xì)胞系?？死藢で罄斫饷糠N狀態(tài)下的分化潛能,。
這篇研究闡述道，“我們的研究數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了維持人胚胎干細(xì)胞獲得研究的重要性,。建立標(biāo)準(zhǔn)化的人胚胎干細(xì)胞系應(yīng)當(dāng)是所有人多功能干細(xì)胞研究的基石,。開發(fā)新的旨在維持人多功能細(xì)胞核的表觀遺傳狀態(tài)特征更加接近于經(jīng)過6或7天發(fā)育的人胚泡的實(shí)驗(yàn)方法是朝建立更加強(qiáng)健的標(biāo)準(zhǔn)化培養(yǎng)的關(guān)鍵一環(huán)。”（生物谷Bioon.com：towersimper編譯）
doi:10.1093/hmg/ddr506
PMC:
PMID:
Derivation of new human embryonic stem cell lines reveals rapid epigenetic progression in vitro that can be prevented by chemical modification of chromatin
Silvia V. Diaz Perez, Rachel Kim, Ziwei Li, Victor E. Marquez, Sanjeet Patel, Kathrin Plath and Amander T. Clark
Human embryonic stem cells (hESCs) are pluripotent cell types derived from the inner cell mass of human blastocysts. Recent data indicate that the majority of established female XX hESC lines have undergone X chromosome inactivation (XCI) prior to differentiation, and XCI of hESCs can be either XIST-dependent (class II) or XIST-independent (class III). XCI of female hESCs precludes the use of XX hESCs as a cell-based model for examining mechanisms of XCI, and will be a challenge for studying X-linked diseases unless strategies are developed to reactivate the inactive X. In order to recover nuclei with two active X chromosomes (class I), we developed a reprogramming strategy by supplementing hESC media with the small molecules sodium butyrate and 3-deazaneplanocin A (DZNep). Our data demonstrate that successful reprogramming can occur from the XIST-dependent class II nuclear state but not class III nuclear state. To determine whether these small molecules prevent XCI, we derived six new hESC lines under normoxic conditions (UCLA1–UCLA6). We show that class I nuclei are present within the first 20 passages of hESC derivation prior to cryopreservation, and that supplementation with either sodium butyrate or DZNep preserve class I nuclei in the self-renewing state. Together, our data demonstrate that self-renewal and survival of class I nuclei are compatible with normoxic hESC derivation, and that chemical supplementation after derivation provides a strategy to prevent epigenetic progression and retain nuclei with two active X chromosomes in the self-renewing state.
