生物通报道：来自中国科学院院动物研究所，遗传与发育生物学研究所的研究人员首次发现了可以用来判断小鼠干细胞多能性水平的关键基因决定簇，对于干细胞多能性水平决定机理的研究和干细胞的临床应用具有重要的促进作用。这一研究成果公布在6月18日出版的科学杂志Journal of Biological Chemistry（JBC）的封面上。

领导这一研究的是动物研究所周琪研究员和遗传与发育生物学研究所王秀杰研究员，前者长期从事克隆技术的研究工作，有多项成果分别发表在Science、Development、Stem- cells、Developmental Biology、Biology of Reproduction、Human Reproduction等世界著名学术刊物上，并成为获得国际转基因研究genOway奖的首位华裔科学家，为我国在动物克隆和胚胎干细胞研究领域取得了突破性进展。

胚胎干细胞（ES）及诱导性多能干细胞（iPS）技术是近年来生命科学研究领域的持续热点，对揭示细胞重编程机制、研究个体发育以及再生医学的临床应用等都具有重要价值。2009年动物所周琪研究组率先证实了iPS细胞具有与胚胎干细胞相似的全能性，但同时亦发现获得具有完全多能性水平的iPS细胞的效率极低，多数iPS细胞由于重编程不完全而导致无法获得后代或后代具有生理缺陷等问题，成为其在再生医学中应用的一个巨大障碍。

尤其是人类干细胞系由于伦理学的限制，不能通过发育能力进行鉴定，更加难以确定其多能性水平。因此，如何准确地判断干细胞的多能性状态并对其进行精确分型是干细胞的基础研究和转化应用过程中一个急需解决的问题。

在这篇文章中，研究人员利用长期积累的大量具有不同发育潜能的小鼠ES和iPS细胞系，系统地分析了这些细胞的编码基因、小分子RNA 和蛋白质表达谱，发现了一组在胚胎干细胞和具有完全多能性的iPS细胞中高表达，在仅具有部分多能性的iPS细胞中不表达或表达水平极低的一个关键基因组区域。通过多种细胞系证明，位于这个区域内基因与microRNA 簇的表达与细胞多能性状态和发育潜能呈正相关，因此可以用来作为判断干细胞和iPS细胞多能性水平的分子标记。

此发现于4月9日在JBC在线发表后，即受到国际同行的普遍关注。美国生物化学与分子生物学协会对此成果发表了专题报道，并被ScienceDaily等数十家国外媒体转载。由于在小鼠基因组中没有筛选出其他具有类似特性的基因簇，并且这一区域中的基因和microRNA簇在哺乳动物中高度保守，因此，若此区域在人类干细胞中具有同样的功能，则可作为判断人的ES与iPS细胞系多能性水平的标准，将大大推动人类干细胞的机理及临床应用的研究进程。

此工作在JBC在线发表后不久，Nature杂志也在线刊发了美国科学家Konrad Hochedlinger研究组的研究工作，他们在小鼠基因组的同一区域获得了与此成果一致的结论，进一步证明了此成果的正确性和科学意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Activation of the imprinted Dlk1-Dio3 region correlates with pluripotency levels of mouse stem cells

Low reprogramming efficiency and reduced pluripotency have been the two major obstacles in induced pluripotent stem (iPS) cell research. An effective and quick method to assess the pluripotency levels of iPS cells at early stages would significantly increase the success rate of iPS cell generation and promote its applications. We have identified a conserved imprinted region of the mouse genome, the Dlk1-Dio3 region, which was activated in fully pluripotent mouse stem cells but repressed in partially pluripotent cells. The degree of activation of this region was positively correlated with the pluripotency level of stem cells. A mammalian conserved cluster of miRNAs encoded by this region exhibited significant expression differences between full- and partial-pluripotent stem cells. Several miRNAs from this cluster potentially target the PRC2 silencing complex, and may form a feed-forward regulatory loop resulting in the expression of all genes and non-coding RNAs encoded by this region in full-pluripotent stem cells. No other genomic regions were found to exhibit such clear expression changes between cell lines with different pluripotency levels, therefore the Dlk1-Dio3 region may serve as a marker to identify fully pluripotent iPS or ES cells. These findings also provide a step forward toward understanding the operating mechanisms during reprogramming to produce iPS cells, and can potentially promote the application of iPS cells in regenerative medicine and cancer therapy. The putative synergetic effects of several miRNAs also furthered the understanding of the coordinative functions of miRNAs in regulating complex biological processes.

作者简介：

周琪

男，37岁，中共党员，博士研究生学历，中国科学院动物研究所研究员、生殖生物学国家重点实验室副主任。

　　周琪长期从事克隆技术的研究工作，有多项成果分别发表在Science、Development、Stem- cells、Developmental Biology、Biology of Reproduction、Human Reproduction等世界著名学术刊物上，并成为获得国际转基因研究genOway奖的首位华裔科学家，为我国在动物克隆和胚胎干细胞研究领域取得了突破性进展。

　　他先后在中科院和法国国立农业研究中心进行博士后研究。1999年，第一次成功用体细胞克隆出小鼠，被“多莉羊”之父Wilmut博士誉为“该领域迄今为止最重要的成果之一”。 2000年5月，他领导的中法科学家小组合作培育出第一只“胚胎干细胞克隆小鼠”；2000年10月，他用自己发明的“损伤切除术”，成功研制出世界第一头没有利用“多莉”技术生产的体细胞克隆牛“周让娜”，并拥有自主知识产权。2001年8月，他又利用细胞周期同步技术生产出了世界第一头中期体细胞克隆牛“奥运2008”。2002年底，周琪发明了能够精确控制大鼠卵细胞自发活化的专利技术，首次培育出克隆大鼠，获得第三届国际转基因研究genOway奖。

　　2002年底，周琪放弃国外优越的科研和生活条件，回国组建起实验室和科研网络，致力于开展克隆和治疗性克隆的研究工作，推动基础研究向临床应用的转化。目前他已建立起小鼠、牛、大鼠和雪貂等多种人类疾病动物模型，建立了70余株治疗性克隆来源的小鼠胚胎干细胞系，建立了人类疾病胚胎干细胞系、人类孤雌干细胞系，改进发明了4项体细胞核移植技术。他在科研方面努力倡导和推动国际合作，并积极对国家的科技政策和管理提出建议，被聘为科技部“海外专家顾问组”顾问。

　　2003年　法中科技促进会生物技术奖
　　2004年　国际转基因研究genOway奖
　　2006年　中国科学院Bayer青年科学家奖、第九届中国青年科技奖、入选“百千万人才工程国家级人选”
 

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