腫瘤細胞環(huán)境有著超越基因組的影響,正因如此,大規(guī)模“組學(xué)"數(shù)據(jù)將是未來細胞重編程的一個重要方面。雖然我們認為iPSC和ESC在功能上是相同的,但轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和表觀基因組水平的深入研究將有助于闡明環(huán)境對重編程的影響。另外,在單個細胞中同時檢測多個“組學(xué)",將能鑒定那些造成iPSC多能性差異的基礎(chǔ)元件。
目前,細胞重編程領(lǐng)域普遍缺乏定量數(shù)據(jù)。實際上,文獻中的重編程效率差異,可能更多的是由體細胞內(nèi)部異質(zhì)性造成的,而不是方法學(xué)上的問題。定量理解這樣的異質(zhì)性,可以幫助我們從細胞群體中區(qū)分出想要的細胞。
上海滬宇等人通過細胞重編程的兩個狀態(tài),描述了異質(zhì)性產(chǎn)生的基礎(chǔ)。首先,OSKM轉(zhuǎn)基因激活一系列隨機事件,當這些事件達到“適當"條件時,細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€狀態(tài)。這個狀態(tài)會出現(xiàn)決定性的基因表達,此時轉(zhuǎn)基因被沉默,細胞被重塑為多能性狀態(tài)。在Buganim這個模型中,轉(zhuǎn)基因激活與沉默之間的平衡,是細胞重編程效率低的重要原因。我們可以換一種途徑進行重編程,激活或沉默非基因組的因子,將有望顯著提高重編程效率。“組學(xué)"數(shù)據(jù)無疑能加深我們對這些因子的認識,幫助我們理解細胞重編程的必要條件和非必要條件。
在這些信息的基礎(chǔ)上,我們可以同步細胞動態(tài),在引入轉(zhuǎn)基因時讓大多數(shù)細胞處于*狀態(tài)。已經(jīng)有前期工作表明,重編程動態(tài)受到一些限速步驟的調(diào)控。比如,去除組蛋白乙酰化的一個抑制子,可以使體外重編程的效率達到幾乎100%。此外,引入OSKM也會刺激甲基化等細胞過程,以維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)。對于研究這些過程的動態(tài)而言,定量技術(shù)將特別有優(yōu)勢。FACS和拉曼光譜才剛開始用于細胞重編程的定量研究,就已經(jīng)表現(xiàn)出了很大的潛力。
腫瘤細胞重編程受到公眾關(guān)注,主要是因為它在疾病模擬和醫(yī)療保健中的應(yīng)用。神經(jīng)退行性疾病的患者特別能從這一技術(shù)中獲益,因為生成神經(jīng)元的iPS方案要優(yōu)于其他細胞類型,而且患者神經(jīng)元通常很難獲取。目前,細胞重編程技術(shù)研究特定基因組突變引起的疾病,因為重編程會重設(shè)表觀基因組。盡管有證據(jù)表明,iPS技術(shù)也能用來研究復(fù)雜基因組改變引起的疾病,但目前的模型一般不足以研究異常細胞網(wǎng)絡(luò)或動態(tài)引發(fā)的疾病。
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腫瘤細胞
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