代谢重编程 |体外培养干细胞可导致肿瘤风险
《Nature》提示科研人员请务必重视干细胞的基因测序
导语：美国多家研究机构证明生长在培养皿里的干细胞，携带p53基因突变。该研究表明，细胞培养和移植过程中，如果不经过基因组测序，可能会导致移植后癌症风险的升高。
4月26日哈佛干细胞研究所（HSCI）、哈佛医学院（HMS）、麻省理工学院（MIT）Broad研究所、哈佛斯坦利精神病研究中心等多家机构联名发表了Nature在线文章，呼吁全球范围内的多能干细胞研究尽快落实基因组检测实验。
“我们的研究结果显示，再生医学领域的任何研究必须持小心态度，”本文作者之一、干细胞生物学主任、HSCI首席教授Kevin Eggan说。
Eggan在哈佛大学干细胞和再生生物学系的实验室团队，主要致力于利用人类干细胞对肌萎缩侧索硬化症、智力障碍、精神分裂症的机理研究。他还与哈佛医学院副教授Steve McCarroll实验室合作研究基因与神经元生物特征的关系。
在本篇文章中，McCarroll实验室报道了一种常见的癌前状态，体内的血液干细胞获得某种促增长突变后，将人体正常干细胞竞争出局，这种异常细胞逐渐变成血细胞的主要来源。出现这种信号的人，在以后的生命中患血癌的几率是普通人的12倍。该项目的主要研究者Florian Merkle、Sulagna Ghosh、Eggan和McCarroll也想检测一下，实验室培养的血细胞是否也会产生类似的过程。
“同体内细胞一样，实验室培养的细胞也随时可能获得新的突变，”McCarroll说。“大多数的基因突变对细胞系或大型组织的影响不大。但是这种促生长突变会将其他细胞PK出局，然后大量繁殖，接管整个组织。我们发现类似体内癌症形成的克隆选择过程，经常发生在实验室内。”
为了寻找获得性突变，研究人员对140个干细胞进行了基因分析，其中26株使用的是Good Manufacturing Practices操作标准（由多个国家的监管机构制定的质量控制标准）准备用于治疗，而另外114株是被NIH人类多能干细胞登记在案的干细胞。结果发现，大约5%的干细胞系存在p53基因突变。名为“基因组守护者”的p53基因控制着细胞的生老病死。遗传性p53突变会导致罕见疾病Li-Fraumeni综合征，患病个体身体各处组织的癌症发病率风险高达100%。
研究者观察到的特定突变被称作“显性负突变（dominant negative mutations）”，意味着仅1个p53基因拷贝出现该种突变，就能破坏正常P53蛋白（由双拷贝基因构成）功能。这种显性负突变类型是人类癌症中最为常见的一种突变。
研究人员采用了一套复杂的DNA分析程序来排除这些突变的遗传因素，从而确定了突变的产生发生于实验室培养过程。哈佛的科学家们发现在培养皿中，p53突变细胞系明显比非突变细胞系更具竞争力。Eggan补充道，换句话说，100万个健康细胞中只要混入了1个p53突变细胞，很快，整盘细胞就会只剩下突变细胞。
“在使用了多能干细胞的再生医学移植研究中，如果细胞团内不小心混入了p53突变细胞，后果不堪设想，”Eggan说。胰腺、脑、血液、骨骼、皮肤、肝脏、肺等器官的再生修复都位列影响名单。
事态可以被控制！
Eggan和McCarroll强调，既然这个现象已经被发现了，咱们现在就可以利用廉价的基因测序实验识别并删除这些致癌相关基因。用于筛选p53基因突变等其他癌症风险的方法已经存在，这些成熟的基因分析方法主要应用于癌症诊断。
研究小组称，我们的报道不应该阻碍科学家们对实验性治疗的追求，而是应该在进入移植阶段前，严格地筛选所有细胞系在不同发展阶段的基因组信息。
“我们的研究结果表明，发育治疗学相关研究人员在生产干细胞和其下游细胞产物的过程中，应实施额外的一系列质量控制检测，”Eggan说。“幸运的是，如今的测序方法使这些检查得以精确、灵敏、且越来越便宜的进行。”
结论：
基因测序技术应该被用来进行人工培养的干细胞的基因筛选，如此方能将突变细胞排除在科学研究和临床之外。
参考资料：Human pluripotent stem cells recurrently acquire and expand dominant negative P53 mutations
（来源：生物通 2017年5月2日 ）