生物通报道  来自中国农业大学、北京生命科学研究所的研究人员，采用高通量测序技术揭示出多能性下降的诱导多能干细胞（iPS细胞）中印记基因的甲基化遭到了破坏。这一研究发现发表在12月31日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

中国农业大学的田见晖(Jianhui Tian)教授和北京生命科学研究所的高绍荣（Shaorong Gao）研究员是这篇论文的共同通讯作者。田见晖教授主要从事卵母细胞成熟与胚胎发育调控、诱导多能干细胞（iPS）重编程等方向的研究，重点关注表观修饰参与上述过程的调控机制。高绍荣博士主要从事的是哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程的分子机理研究。

2006年日本科学家山中伸弥利用病毒载体将四个转录因子（Oct4，Sox2，Klf4和c-myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——iPS 细胞。这种通过将完全分化的体细胞重编程，不经胚胎阶段而直接逆转至多能干细胞状态的iPS 细胞一度被视为最有希望运用到再生医学及新药开发的重要资源，为人类各种遗传性及功能性疾病的研究和治疗带来了新希望。

然而近年来陆续有一些研究团体报道称，在iPS细胞中观察到转录组、染色质结构、甲基化组，甚至是分化潜能方面的差异，引起了人们对iPS细胞进一步临床应用的严重担忧。因此，筛选出高质量的iPS细胞，鉴别出与多能性相关的一些关键因子是进一步应用iPS细胞的前提条件。

为了探讨这一问题，在新文章中研究人员构建出了一些具有相同遗传背景和原病毒整合位点的iPS细胞系，利用四倍体补偿实验(tetraploid complementation assay)确定了每个iPS细胞系多能状态特征。随后，他们采用深度测序鉴别了“4N-ON” iPS细胞系与对应的“4N-OFF” iPS细胞系之间在基因表达和总体表观遗传修饰方面的全基因组差异。总共有105个测序样本储存在公共基因芯片数据库GEO中，将成为可供研究团体利用的有价值的数据资源。

全基因组分析结果提供了迄今为止有关iPS细胞多能性最详细的信息。研究人员证实，iPS细胞在mRNA、小RNA、核心组蛋白修饰(H3K27me3、H3K4me3和 H3K4me2)和DNA甲基化水平上总体相似。然而，每个iPS细胞系都具有一些细胞系特异性的差异，这有可能与特定细胞身份有关系。

最为重要的是，研究人员发现，通过不同的转录因子组合衍生的、多能性减少的iPS细胞系中印记基因Zrsr1的甲基化一致遭到破坏。并且，通过改善培养条件或是亚克隆iPS细胞的方法，不能恢复破坏的甲基化。并且在起源于另外一些重编程系统的独立iPS细胞系中，研究人员进一步确证了Zrsr1低甲基化和iPS细胞多能状态相关。

新研究发现对于更深入地阐明重编程机制以及提高iPS细胞质量具有重要的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

High-throughput sequencing reveals the disruption of methylation of imprinted gene in induced pluripotent stem cells

It remains controversial whether the abnormal epigenetic modifications accumulated in the induced pluripotent stem cells (iPSCs) can ultimately affect iPSC pluripotency. To probe this question, iPSC lines with the same genetic background and proviral integration sites were established, and the pluripotency state of each iPSC line was characterized using tetraploid (4N) complementation assay. Subsequently, gene expression and global epigenetic modifications of “4N-ON” and the corresponding “4N-OFF” iPSC lines were compared through deep sequencing analyses of mRNA expression, small RNA profile, histone modifications (H3K27me3, H3K4me3, and H3K4me2), and DNA methylation. We found that methylation of an imprinted gene, Zrsr1, was consistently disrupted in the iPSC lines with reduced pluripotency. Furthermore, the disrupted methylation could not be rescued by improving culture conditions or subcloning of iPSCs. Moreover, the relationship between hypomethylation of Zrsr1 and pluripotency state of iPSCs was further validated in independent iPSC lines derived from other reprogramming systems.

作者简介：

高绍荣
北京生命科学院研究所研究员

教育经历
1993年 中国山东农业大学动物科技学院学士
1996年 中国农业大学动物科技学院生殖生物学硕士
2000年 中国科学院动物学研究所生殖生物学国家重点实验室生殖生物学博士

工作经历
2005-至今 中国北京生命科学研究所研究员
2004-2005 美国康涅狄格州大学助理教授
2004 美国坦普尔大学医学院菲尔斯肿瘤和分子生物学研究所助理科学家
2002-2004 美国坦普尔大学医学院菲尔斯肿瘤和分子生物学研究所博士后
2000-2002 英国苏格兰爱丁堡大学罗斯林研究所基因表达与发育系博士后
1998-2000 美国布朗大学学医学院罗德岛州富有医院不孕不育科研究员助理

研究概述：
北京生命科学研究所高绍荣试验小组的主要研究工作是对哺乳动物体细胞克隆胚胎发育过程中再编程的分子机理研究。此外还包括建立克隆胚胎干细胞系并进行体外分化与功能的研究，以及小鼠卵母细胞与早期胚胎畸形发生机理的研究。高绍荣课题组曾多次在国际知名的生物学杂志《Stem Cell》、《Cell Stem Cell》、《Biology of Reproduction》、《Cell Research》、《Differentiation》等杂志上，其研究成果还入选了美国《时代周刊》评选的2009年全球十大生物医学进展。

田见晖

中国农业大学动物科技学院副院长兼党总支副书记

1968年10月出生。动物遗传育种与繁殖专业农学博士；教授，博士生导师。

先后入选“北京市科技新星计划”及“教育部新世纪优秀人才支持计划”。主要从事卵母细胞成熟与胚胎发育调控、诱导多能干细胞（iPS）重编程等方向的研究，重点关注表观修饰参与上述过程的调控机制。以第一作者或通讯作者先后在J Pineal Res、J Proteome Res, PLoS One、Biol Reprod、Reproduction、Theriogenology、Anim Reprod Sci 等相关领域重要期刊发表SCI论文15篇（IF > 4.0五篇，其中IF>7.0两篇），授权专利11项，获省部级科技奖励4项。

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