Science最新成果：一種能讓細胞“變身”的miRNA

　　 在被無情剝奪這種miRNA之后，你一定不會相信干細胞竟然會發生這種改變，一項最新研究表明，通過去除單個微小RNA（miRNA），多能干細胞竟可以實現罕見的全能化，獲得分化成為胎盤等胚外組織的能力。這一研究極大程度上豐富了學術界對于細胞發育調控分子途徑的認識，可以幫助臨床醫生和科學家通過干細胞技術生產更多現有技術所力不能及的組織成分，對再生醫學和基于干細胞的臨床療法開發具有重要意義。

　　miRNA因其調節基因表達的能力而眾所周知。但除此之外，它們也能夠對細胞的命運造成影響。相關的研究表明，miRNA可以限制多能干細胞的分化潛能，并作為體細胞重編程的屏障。近日，美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家研究發現，至少存在一種miRNA可以作為干細胞分化全能性的調控劑。該研究對應的論文發表于最新出版的《科學》雜志，題為“Deficiency of MicroRNA miR-34a Expands Cell Fate Potential in Pluripotent Stem Cells.”。

　　“我們的研究證實miR-34a缺陷擴展小鼠多能干細胞具有同時發育成為胚胎和胚外譜系的發展潛力。同時，我們發現該RNA也會強烈誘導MuERV-L（MERVL）的內源性逆轉錄病毒，這一過程類似于全能細胞的卵裂。”文章的作者寫道。“miR-34a能夠限制多能干細胞獲得擴增的細胞命運潛力。通過轉錄調節抑制MERVL表達，miR-34a至少能夠在一定程度上通過靶向轉錄因子Gata2抑制細胞的分化能力。

　　目前的研究由加州大學伯克利分校和細胞生物學副教授林和博士領導。他們不僅揭示了調節“全能性”干細胞狀態的新機制，也提供了更為強大的全能干細胞培養系統。文章的作者解釋說：“胚胎發育研究極大地受益于胚胎干細胞的培養系統以及最近幾年流行起來的iPSCs技術。這些實驗系統允許科學家對胚胎發育中特定細胞的分化命運進行更為深入的研究，揭示這一過程中關鍵分子的途徑。但是，由于材料有限和缺乏細胞培養實驗系統，科學家們難以有效對受精卵的獨特發育和分化潛能進行深入研究。”

　　加州大學的科學家發現，miR-34a似乎是阻止ESC和iPSC產生胚外組織的制動器。當這種miRNA被遺傳移除時，ESC和iPSC都能夠擴展它們的發育范圍，產生胚胎細胞類型以外的胎盤和卵黃囊細胞。在他們的實驗中，約20％的miR-34a缺失的ESC顯示出擴大的命運潛能。此外，這種效應可以在細胞培養中保持長達一個月。

　　令人驚訝的是，僅操作這一種miRNA就能夠大大擴展ESC的細胞分化潛能。 “這一發現不僅識別了調節全能干細胞的新機制，而且更揭示了非編碼RNA在干細胞命運中的重要性。

　　此外，在這項研究中，研究小組還發現了miR-34a和一類特定小鼠反轉錄轉座子之間存在意想不到的聯系。這種反復轉座子從前被長期視為“垃圾DNA”，構成哺乳動物基因組大部分的古代外來DNA片段。幾十年來，生物學家認為這些反轉錄轉座子在正常發育期間沒有作用，但最新的發現表明，它們可能與早期胚胎的形成與發展密切相關。