在國際干細胞研究組織(International Stem Cell Initiative, ISCI)倡導下，英國,、新加坡,、伊朗、美國,、以色列,、瑞士,、瑞典,、韓國、澳大利亞,、捷克,、巴西,、中國、印度,、日本,、俄羅斯、比利時,、加拿大,、荷蘭和芬蘭科學家們攜手合作，開展一項篩選125種人胚胎干細胞(hESC)系基因組的全球性研究,，結(jié)果表明這些細胞在培養(yǎng)一段時間之后會出現(xiàn)許多一致性的遺傳差異,。比如，大約20%的人胚胎干細胞系第20條染色體上基因BCL2L1---編碼一種抑制細胞死亡的蛋白---發(fā)生擴增,。
幾年之前,，一組科學家們因為擔心培養(yǎng)的人胚胎干細胞存在遺傳變化從而可能給細胞替代治療帶來難題，決定發(fā)動這個由國際干細胞研究組織管理的全球性研究項目,。英國謝菲爾德大學教授彼得-安德魯斯(Peter Andrews)是該項目組織者,，他解釋道，一些獨立的實驗室先后報道了人胚胎干細胞基因組發(fā)生變化,。“激發(fā)我們興趣的就是這些變化不是隨機的”,，意味著當人胚胎干細胞在培養(yǎng)條件下特定基因可能遭受選擇性壓力。他說,，科學家們一直是以一種鼓勵持續(xù)性自我更新的方式培養(yǎng)人胚胎干細胞,，因此如果這些細胞獲得改善細胞復制和分裂的突變，那么它們將被選擇而存活下來,。
為了鑒定這樣的候選基因,，同時基于個人研究力量薄弱，安德魯斯和他的同事們借助國際干細胞研究組織開展一項全球性合作研究以便盡可能地比較足夠多的人胚胎干細胞系的基因組,。最終,，科學家們總共分析了來自19個不同國家38個實驗室的125種獨立的人胚胎干細胞系基因組，也鑒定出許多發(fā)生同樣擴增和刪除的DNA序列區(qū)域,，但是只有一個區(qū)域---第20條染色體長臂上的DNA序列擴增---足夠多的頻率出現(xiàn),，同時足夠小以便鑒定單個候選基因，他們發(fā)現(xiàn)該區(qū)域為基因BCL2L1,。
基因BCL2L1能抑制細胞死亡,，所以BCL2L1基因區(qū)域發(fā)生擴增的細胞系，就像通過人工過表達BCL2L1的細胞那樣,，在培養(yǎng)時擁有生長優(yōu)勢,，這就提示人胚胎干細胞在培養(yǎng)時遭受選擇性壓力。
人胚胎干細胞的這種遺傳變化可能導致將它們用于病人治療的計劃完全泡湯。但是,，安德魯斯堅持認為這一發(fā)現(xiàn)不是一場災(zāi)難,。一方面而言，BCL2L1擴增,，如同其他變化一樣,，在經(jīng)過長時間培養(yǎng)的人胚胎干細胞中更加常見，這就意味著較年輕的培養(yǎng)細胞可能含有較少的遺傳差異,。再者,，科學們分析的大多數(shù)細胞系至少核型上仍然保持正常，也就是說,，它們并沒有發(fā)生很大變化,。
安德魯斯說，“從安全和應(yīng)用角度看,，我們能夠培養(yǎng)細胞,，我們能夠期待它們保持遺傳上正常，但是我們不得不監(jiān)控它們”,，“因為如果人們培養(yǎng)細胞足夠長時間,，它們就有可能獲得遺傳變化，而且這些變化將不是隨機性的”,。比如,，一旦人胚胎細胞系BCL2L1區(qū)域發(fā)生擴增，這可能就意味著是時候?qū)⑺鼈內(nèi)拥袅?。他說,，“這種現(xiàn)象確實將會發(fā)生，但是仍然可控”,。
加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院教授路易絲-勞倫特(Louise Laurent),，雖然未參與該項研究，但是她的觀點同樣溫和,。她說,，“鑒于人們需要警惕地開展?jié)撛谛缘母杉毎委煟@類研究是非常有價值的,，但是同樣警惕的是人們對這些異常的基因位點的直接功能性作用尚未開展任何研究,。因此在我們能夠明確地說這些異常位點是不是壞兆頭之前，人們?nèi)匀灰_展更多的研究”,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nbt.2051
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PMID:
Screening ethnically diverse human embryonic stem cells identifies a chromosome 20 minimal amplicon conferring growth advantage
The International Stem Cell Initiative
The International Stem Cell Initiative analyzed 125 human embryonic stem (ES) cell lines and 11 induced pluripotent stem (iPS) cell lines, from 38 laboratories worldwide, for genetic changes occurring during culture. Most lines were analyzed at an early and late passage. Single-nucleotide polymorphism (SNP) analysis revealed that they included representatives of most major ethnic groups. Most lines remained karyotypically normal, but there was a progressive tendency to acquire changes on prolonged culture, commonly affecting chromosomes 1, 12, 17 and 20. DNA methylation patterns changed haphazardly with no link to time in culture. Structural variants, determined from the SNP arrays, also appeared sporadically. No common variants related to culture were observed on chromosomes 1, 12 and 17, but a minimal amplicon in chromosome 20q11.21, including three genes expressed in human ES cells, ID1, BCL2L1 and HM13, occurred in >20% of the lines. Of these genes, BCL2L1 is a strong candidate for driving culture adaptation of ES cells.
