iPS技術重大突破：治療級誘導多能干細胞

　　牛津大學領導的跨國研究團隊，在權威醫學雜志《柳葉刀》上發布了首個胎兒生長和新生兒大小的國際標準。這兩個標準通過3%、10%、50%、90%和97%的百分數曲線，為全球所有寶寶定立了一個健康的生長模式，不受種族和出生地的限制。

　　全球每年一億兩千萬嬰兒出生，而這是首次人們能夠在統一標準下評估嬰兒的發育。牛津大學發布的這兩個標準展現了，在母親健康、營養、醫療護理和社會經濟狀況良好的條件下，寶寶應該如何健康成長。醫生們可以據此及時檢測到，胎兒或新生兒是否出現了體重不足或超重。

　　“這一標準能幫我們鑒定更多營養不良的新生兒（數百萬），以便及時提供營養支持和有針對性的治療，否則其中約有5%的嬰兒可能會夭折或者出現嚴重的長期健康問題，”文章的資深作者，牛津大學的José Villar教授說。“我們的醫療保健將因此得到空前的改善。”

　　這兩項標準（胎兒生長和新生兒大小）以兩篇文章的形式發表在《柳葉刀》雜志上，是INTERGROWTH-21st計劃的重要成功，全球27個機構的三百多位醫生和研究者花費六年時間才得以完成。

　　子宮內生長緩慢導致的新生嬰兒過小，與嬰幼兒患病甚至夭折有關。而母體營養過剩導致的新生嬰兒超重也很糟糕，這些嬰兒長大之后可能會面臨更高的糖尿病和高血壓風險。

　　目前，全球有一百多個不同的地方性生長曲線，被人們用來評估胎兒生長和新生兒大小，但這些全線都有局限性。距離來說，有些地方性曲線的基礎就是營養不良的群體，這些曲線所認定的一些“正常”新生兒，在國際標準下其實是營養不良的。據研究人員統計，這樣的新生兒每年約有一千三百萬。

　　INTERGROWTH-21st計劃涉及了巴西、中國、印度、意大利、肯尼亞、阿曼、英國和美國的六萬名孕婦。研究人員在定立標準時，特別參考了超過4,600名健康、營養良好、沒有妊娠問題的女性。

　　誘導多能干細胞（iPSCs）即將成體細胞重編程，令其恢復到胚胎干細胞的狀態，這種細胞在治療方面具有極大的潛力，如可以治療受損神經，再生肢體和器官，以及為患者特殊疾病提高完美的模型。但是通過目前的重編程過程得到的細胞會出現嚴重的遺傳和表觀遺傳異常，這些異常降低了細胞的質量，也限制了它們在臨床上的治療用途。

　　在2006年首次報道iPSCs技術的時候，科學家們指出重編程效率十分關鍵，因為只有一小部分重編程細胞能成功轉化為細胞系。因此，在干細胞研究領域，許多科學家們開始聚焦于重編程效率研究，希望能增加細胞系數量，但是隨著越來越多重編程過程被破解，科學家們發現這其中依然存在許多可變變量，比如重編程因子比例，重編程環境等，這些都會極大的影響細胞的質量。

　　最近，一組來自Whitehead研究院的研究人員與來自希伯來大學的研究人員合作，解析了重編程因子本身對于重編程效率和細胞質量的影響，這一研究成果公布在Cell Stem Cell雜志上。

　　“博士后研究員Yosef Buganim與Styliani Markoulaki等人發現了一個不同以往的組合重編程因子的方法，雖然重編程效率會降低，但是得到的細胞質量極大提升，”文章作者，麻省理工生物學教授Rudolf Jaenisch說，“細胞質量也是一個非常重要的問題。在這一點上，從一萬個細胞中得到一個克隆，和從十萬個細胞中得到一個克隆沒有區別，只要它的質量高。”

　　為了構建iPSCs，科學家們首先給成體細胞加入胚胎干細胞中取得的混合基因，然后iPSCs就能分化成幾乎任何一種細胞類型，比如神經細胞、肝臟細胞或肌肉細胞。

　　雖然最初的配方：Oct4、Sox2、klf4和Myc（OSKM）能有效的進行細胞重編程，但是這樣得到的細胞具有嚴重的基因畸變，包括非整倍體和8號染色體三體，因此不適合用于臨床研究。

　　因此Buganim 和Markoulaki嘗試利用生物信息學分析重編程過程中關鍵的48個基因，結果他們設計出了一種新型的基因組合：Sall4, Nanog, Esrrb, and Lin28 (SNEL)。

　　通過這種SNEL方法，研究人員能得到大約80%的高質量小鼠細胞克隆，并且這些細胞也通過目前最嚴格的多能檢測測試：四倍體互補分析（tetraploid complementation assay，生物通譯）。而對此相比，OSKM方法只能得到20-30%的高品質通過檢測的細胞。

　　Buganim認為SNEL重編程之所以質量更好的原因在于，這種混合配方不是依賴于潛在致癌基因Myc，這種基因會引起許多遺傳問題。而且更重要的是，這種混合配方也不依賴于潛在的主調控因子Oct4和Sox2，這兩個基因有時會異常激活成體細胞基因組中某些區域。

　　為了更好的理解為何一些重編程細胞質量高，而另外一些則質量低，Buganim 和Markoulaki又在遺傳和表觀遺傳水平上分析了SNEL克隆。研究人員發現SNEL細胞DNA的組蛋白H2AX積累位置，與胚胎干細胞中位置十分相似，而且H2AX的位置似乎也預示著細胞的質量。研究人員相信這種特質能用于高質量克隆快速篩選。

　　但是就目前的SNEL細胞來說，還不能用于人類細胞重編程，因為人類細胞要比小鼠細胞更難以操控。

　　“我們知道SNEL并不是理想的重編程因子組合，” Buganim說，“這項工作只是從理論上證明我們能發現理想的組合，SNEL的發現表明通過生物信息學工具，我們能得到更好質量的細胞。現在我們就能進一步尋找優化的組合，并在人類細胞中進行實驗。”

　　研究人員使用同樣的方法和超聲儀器，對參與項目的孕婦進行超聲掃描，妊娠14周以后每五周檢測一次。由此，他們制定出了評估胎兒生長的標準。研究人員還研究了在妊娠33周到42周之間出生的兩萬多名新生兒，測量了他們的體重、體長和頭圍，并根據胎齡定下了評估新生兒大小的標準。

　　這項研究與WHO建立0-5歲兒童生長標準的方法保持一致，該標準現在已經在全世界一百四十多個國家得到了廣泛應用。胎兒生長標準、新生兒大小標準和WHO兒童生長標準三者結合，全面覆蓋了一個小生命從早期妊娠到上小學的發育過程。

　　“下一步我們會努力將兩個新標準推廣到全世界，”文章的另一位資深作者，牛津大學的Stephen Kennedy教授說。

　　在這兩篇文章之前，INTERGROWTH-21st計劃七月份還發表了兩篇文章。The Lancet Diabetes & Endocrinology雜志上發表的文章指出，不同地區新生兒平均大小的差異，主要是經濟、醫療保健和營養差異引起的，與種族或出生地關系不大。發表在Ultrasound in Obstetrics & Gynecology雜志上的文章，描述了在孕早期進行定期超聲檢測的新國際標準。