在一項新的研究中，一個包括英國韋爾科姆基金會桑格研究所在內(nèi)的聯(lián)盟構(gòu)建出英國最大的高質(zhì)量的源自健康人的人誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cell, iPSC, iPS細(xì)胞）庫。這個iPS細(xì)胞庫包含上百種干細(xì)胞系。在經(jīng)過全面地標(biāo)注之后，這些干細(xì)胞系可供獨(dú)立研究，是科學(xué)家們研究人發(fā)育和疾病的一種強(qiáng)大的資源。相關(guān)研究結(jié)果于2017年5月10日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Common genetic variation drives molecular heterogeneity in human iPSCs”。
通過與英國倫敦國王學(xué)院、歐洲生物信息研究所、鄧迪大學(xué)和劍橋大學(xué)合作，這項研究也史無前例詳細(xì)地探究了這些來自健康人的干細(xì)胞系之間存在的大量變異。
技術(shù)進(jìn)步使得獲得一種成體細(xì)胞并利用特定的生長條件讓它返回到早期的胚胎狀態(tài)成為可能。這會導(dǎo)致iPS細(xì)胞產(chǎn)生。iPS細(xì)胞能夠變成體內(nèi)的任何一種細(xì)胞類型。這些細(xì)胞有巨大的科學(xué)潛力用于研究癌癥、阿爾茨海默病和心臟病等疾病的產(chǎn)生和影響。
然而，構(gòu)建iPS細(xì)胞的過程是漫長的和復(fù)雜的，而且僅有少量實驗室能夠描述它們的細(xì)胞特征以便使得它們適合給其他的科學(xué)家們使用。
人誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞計劃（Human Induced Pluripotent Stem Cell Initiative, HipSci）利用標(biāo)準(zhǔn)化方法大規(guī)模地構(gòu)建iPS細(xì)胞來研究健康人之間的差別。利用301名健康志愿者捐獻(xiàn)的皮膚活組織構(gòu)建參考干細(xì)胞庫，并且構(gòu)建來自每個人的多種干細(xì)胞系。
這些研究人員構(gòu)建出711種干細(xì)胞系，并且獲得關(guān)于它們的基因組、它們表達(dá)的蛋白和每個干細(xì)胞系的細(xì)胞生物學(xué)特征的詳細(xì)信息。學(xué)術(shù)研究人員和產(chǎn)業(yè)人員能夠得到HipSci產(chǎn)生的干細(xì)胞系和數(shù)據(jù)。
這個計劃花了4年才完成。它需要很多不同專長的研究人員合作采用一種跨學(xué)科方法。
論文共同通信作者、韋爾科姆基金會桑格研究所研究員Daniel Gaffney博士說，“我們構(gòu)建出來自健康志愿者的一種綜合的高質(zhì)量參照人iPS細(xì)胞系庫。每種iPS細(xì)胞系得到廣泛的研究，而且更廣泛的研究界可得到這些細(xì)胞系和它們的標(biāo)注數(shù)據(jù)。這種資源是研究人員構(gòu)建出很多疾病的更好細(xì)胞模型的墊腳石，這是因為他們能夠研究很多細(xì)胞類型（包括正常情形下無法獲得的那些細(xì)胞）的疾病風(fēng)險?！?/span>
通過構(gòu)建來自每個健康人的一種以上的干細(xì)胞系，這些研究人員能夠確定來自同個人的干細(xì)胞系類似性。
論文共同通信作者、倫敦國王學(xué)院研究員、HipSci副首席科學(xué)家Fiona Watt教授說，“很多構(gòu)建干細(xì)胞的其他努力著重關(guān)注罕見疾病。在我們的研究中，我們構(gòu)建出來自上百名健康志愿者的干細(xì)胞系來研究常見的基因變異。我們能夠證實來自同一個人的多種iPS細(xì)胞系具有類似的特征，并且揭示出我們在iPS細(xì)胞系中觀察到的高達(dá)46%的差異是由于個人之間的差異。這些數(shù)據(jù)將允許研究人員以健康人為參照研究疾病變異?！?/span>
論文共同通信作者、歐洲生物信息研究所研究員Oliver Stegle博士說，“僅當(dāng)大規(guī)模地系統(tǒng)性地構(gòu)建和描述這些干細(xì)胞系，這項研究才可能得以開展。為了有助我們理解這些干細(xì)胞系之間的差異，我們在多種分子層面（從這些細(xì)胞系的基因組到它們的細(xì)胞生物學(xué)特征）上收集大量的數(shù)據(jù)。這種表型分析將為其他的科學(xué)家們提供一種巨大的資源。所產(chǎn)生的這些數(shù)據(jù)已有助更加清晰地了解一種典型的人iPS細(xì)胞看起來像什么?！?/span>
韋爾科姆基金會桑格研究所遺傳學(xué)與分子科學(xué)主任Michael Dunn博士認(rèn)為，正是多年來構(gòu)建高質(zhì)量的得到很好描述的人iPS細(xì)胞系資源才取得極其出色的結(jié)果，這有助在未來研究人基因?qū)】岛图膊〉挠绊?，而且通過確保所有人都能公開地訪問這種資源，這將為更多的重大發(fā)現(xiàn)鋪平道路。