使用当前干细胞建模技术难以评估一些遗传变异

根据在西奈山伊坎医学院进行的一项研究发表的研究结果表明，使用目前的人类多能干细胞(hiPSC)建模技术，一些可遗传但不稳定的基因突变从父母传给受影响的后代可能并不容易。 14，在期刊Stem Cell Reports中。该研究提醒干细胞生物学家，某些罕见的突变，如研究中描述的突变，难以在实验室产生的干细胞中重建。

基于干细胞的疾病建模涉及从患者(例如皮肤细胞)中取出细胞，并引入将细胞重编程为人诱导的多能干细胞(hiPSC)的基因。这些“ 主细胞 ”是非特化的，这意味着它们可以被推动成为研究所需的任何类型的成熟细胞，例如皮肤，肝脏或大脑。hiPSC能够在很长一段时间内自我更新，这种新兴的干细胞建模技术有助于阐明许多不同疾病的遗传和细胞机制。

“我们的研究描述了精神病患者通过基因传递给受影响儿子的复杂染色体重排是如何在实验室产生的干细胞中很好地重建的，”Kristen Brennand博士，遗传学和基因组学，神经科学和精神病学副教授说。在伊坎医学院，该研究的高级研究员。“随着干细胞生物学家开始研究脑部疾病，我们都需要知道这种罕见的突变非常难以用诱导干细胞建模。”

为了研究精神病的遗传基础，该研究小组使用来自诊断患有精神病的双相情感疾病的母亲的hiPSC和她的儿子，被诊断患有分裂情感障碍。除了正常的46条染色体(23对)外，母子的细胞还有一条非常小的额外染色体，小于正常大小的1/10。这种基因的微复制越来越多地与精神分裂症和双相情感障碍相关联，并且称为标记(mar)元素的额外染色体位属于异常重复基因的类别。

西奈山研究小组第一次尝试用这种类型的缺陷从成体细胞制造干细胞。通过这个过程，他们发现在重编程过程中mar元素经常丢失。

虽然一般人群中的mar元素很少(新生儿低于0.05%)，但超过30%的患有这些缺陷的个体临床异常，并且在发育迟缓的患者中也更可能发现mar元素。

该研究发现，母亲的细胞是镶嵌的，这意味着一些细胞是正常的，而其他细胞则不是，并且团队创建的hiPSC准确地复制了这种情况：一些是正常的，一些是额外的mar染色体。但这种技术对儿子的细胞效果不佳。尽管他的所有细胞都应该具有mar元素，但与他的母亲一样，一些重编程的干细胞不含有额外的染色体。

“我们意识到我们不断失去我们制造的干细胞中的突变，并且无法用mar元素重建细胞可能会妨碍一些神经精神病学研究，”Brennand博士说。“最重要的是，干细胞生物学家必须在他们研究的细胞中寻找现有的mar元素，以检查它们是否保留在新的干细胞中。”