干细胞研究2016年终大盘点

一直以来，干细胞凭借着自我复制的能力，为机体提供新生的功能性细胞，可化衰老为年轻，进而成为对抗衰老的神兵利器。

研究者发现细胞的衰老常伴随着蛋白损伤和错误折叠，并引发细胞死亡或功能失调。而人多能干细胞之所以能保持一种“年轻”状态，是因为机体通过调节CCT8亚基来增加组织内分子伴侣系统TRiC／CCT复合体的组装和活性，确保了细胞内蛋白质的完整性，可延长寿命并推迟衰老。

同样，为了逆转衰老对成体干细胞的影响，研究者将Nanog基因导入衰老的干细胞中后，可开启ROCK和TGF-beta信号通路及处于休眠状态的肌动蛋白（actin），使得因衰老而失去再分化能力的成体干细胞重新获得干细胞特性。

然而，老化过程在很大程度上对极具治疗潜力的干细胞并不友好。研究人员在调查老化对诱导多能干细胞（iPSCs）的影响中，发现随着干细胞供体年龄增加，干细胞中遗传突变的水平也会增加，并强调在利用iPSCs进行治疗前，应当对iPSCs携带的有害DNA突变进行及时严格地筛选。

参考文献：

1. Somatic increase of CCT8 mimics proteostasis of human pluripotent stem cells and extends C. elegans lifespan

2. NANOG Reverses the Myogenic Differentiation Potential of Senescent Stem Cells by Restoring ACTIN Filamentous Organization and SRF-Dependent Gene Expression

3.Influence of donor age on induced pluripotent stem cells


1）助纣为虐的肿瘤干细胞

近年来，人们逐渐意识到一些肿瘤的发展和耐药性与肿瘤干细胞有关，肿瘤干细胞就像杀不死的僵尸一样，拥有着恐怖的再生能力，不断生成新的癌症干细胞和肿瘤。

麻省总医院MGH研究所的研究人员在单细胞水平上对脑瘤进行基因组分析，首次在人类脑瘤样本中鉴定到了癌症干细胞及其分化后代。而乳腺癌患者之所以会产生疾病复发也是因为机体的肿瘤细胞会“吞食”间充质干细胞后进入休眠状态，同时并对化疗产生较高的耐受性，以致后续肿瘤再次复发。

2）救人性命的干细胞

研究者在观察到裸鼹鼠的诱导多能干细胞是非致瘤性后，便对其独特的抗癌机制进行了深入研究。他们发现裸鼹鼠的iPSCs中肿瘤抑制基因ARF处于激活状态而致瘤基因ERA却因突变而失活。通过了解动物的抗癌机制，也许在将来有助于推进人类疗法的发展。

此外，研究者还利用猴子的皮肤细胞产生的干细胞让5只患病猕猴受损心脏再生，有望通过一种无争议的巨大再生细胞移植到心脏病患者体内以实现治疗。同样，干细胞在眼睛治疗上也取得了可喜的结果，研究者已经通过诱导多功能干细胞（iPS）来制成角膜或晶状体组织的盘状结构，用以恢复视力。

参考文献：

1. Single-cell RNA-seq supports a developmental hierarchy in human oligodendroglioma

2.Cancer cells enter dormancy after cannibalizing mesenchymal stem/stromal cells （MSCs）

3.Tumour resistance in induced pluripotent stem cells derived from naked mole-rats

4.Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts

5. Co-ordinated ocular development from human iPS cells and recovery of corneal function


为了让干细胞更好的造福于人类，很多实验室都致力于寻找干细胞增殖分化的关键线索，进而促进干细胞分化特定类型的细胞。

而Nagy团队发现了可调控干细胞特异性分化的关键因子：OCT4转录因子，揭示了相同分化信号诱导干细胞分化为不同类型细胞的秘密。美研究人员却发现三羧酸循环（TCA）中的代谢产物α-酮戊二酸（αKG）增加会促进原始多能干细胞的分化。

另外，研究者开发了验证胚胎干细胞的四个标准：1、检测原始态干细胞对人鼠嵌合体的贡献，如果嵌合体中包含任何人类的DNA，就标记着干细胞的移植成功。2、检测450万个“转座子”的RNA生物标记物的表达谱。3、细胞的DNA甲基化状态，相比于始发态（primed）胚胎干细胞，原始态胚胎干细胞中DNA甲基化较低。4、女性原始态细胞中X染色体的表观遗传状态，其与人类植入前胚胎相似。

参考文献：

1.OCT4 Acts as an Integrator of Pluripotency and Signal-Induced Differentiation

2. α-Ketoglutarate Accelerates the Initial Differentiation of Primed Human Pluripotent Stem Cells

3. Molecular Criteria for Defining the Naive Human Pluripotent State


由此可见，干细胞对于人类健康、疾病治疗有着巨大的潜能，涉及了许多不同的研究方向和产业链。GEN网站则从统计干细胞研究文章入手，对干细胞整个行业及各分支进行了定量分析，以此来评估干细胞产业的发展前景。

其中，他们以时间为横轴，以每年发表文章数量为纵轴作图，发现2012至2016年围绕干细胞的研究文章增长率（CAGR）达到5.39%。

随后，研究人员又对检索到的学术文章再依据干细胞种类进行了细分（19个分支），统计了从2011年开始每年各分支下发表的文章数量，并比较了相对增长率。

为了形象化表示，研究人员以三维图表的形式呈现出各细分领域下研究文章的相对值。可以看出，干细胞研究最热门的当属造血干细胞，已经有超40年的研究历史。此外，多能性干细胞和间充质干细胞也占据了很大比例。

参考文献：A 10,000-Foot View of the Stem Cell Market Landscape

（转化医学网360zhyx.com）