干细胞中隐藏的基因突变可能会破坏治疗效果
科学家们第一次证实了一个长期存在的假设，即随着人们年龄的增长，他们的线粒体(细胞的能量来源)中会积累基因突变。
俄勒冈健康与科学大学胚胎细胞与基因治疗中心主任舒赫拉特·米塔利波夫博士领导的团队发现，诱导多能干细胞(iPS)，细胞在美国，一种来自患者皮肤或血细胞的干细胞含有有缺陷的线粒体DNA。这项研究发表在今天的杂志上细胞干细胞．
“我们线粒体DNA中的致病突变一直被认为是衰老和老年性疾病的驱动力，尽管缺乏明确的证据。现在有了这些证据，我们知道我们必须进行筛选干细胞或者在他们年轻时收集他们，以确保他们的线粒体基因是健康的，”米塔利波夫说。“关于细胞在自然衰老过程中如何受损的基本知识，可能有助于阐明突变的线粒体在退行性疾病中的作用。”
线粒体基因存在于细胞核外，已知容易受损。随着年龄的增长，线粒体DNA的突变会在单个细胞中随机出现，它会限制细胞创造能量、产生信号和正常运作的能力。
利用干细胞的潜在疗法为治疗人类疾病带来了巨大的希望。然而，线粒体的缺陷可能会破坏iPS细胞修复受损组织或器官的能力。为了避免损害IPS细胞的治疗价值，Mitalipov和同事建议对细胞进行线粒体DNA突变筛查。
“如果你想在人体内使用iPS细胞，你必须检查线粒体基因组的突变，”医学遗传学家、辛辛那提儿童医院医疗中心线粒体疾病项目主任黄桃生医学博士说。“每个细胞都是不同的。相邻的两个细胞可能有不同的突变或不同的突变百分比。”
梅奥诊所再生医学中心主任、研究合著者Andre Terzic医学博士补充说:“这项多学科合作的努力将‘线粒体基因组完整性’确定为评估患者来源的再生产品用于临床应用的能力的重要读数。”
每个人都有数万亿个细胞，每个细胞中都有数千个线粒体副本。随着细胞年龄的增长，每个线粒体基因组都可能发生数千种不同的突变。因为每个细胞都有自己独特的突变，当研究人员检查一撮皮肤或一滴血含有数百万个细胞时，大多数线粒体突变都是隐藏的。只有当每个细胞都有相同的突变时，突变才会可见。
然而，这些突变在iPS细胞中被检测到。在制造iPS细胞系的过程中，研究人员从每个患者的皮肤或血细胞中扩增克隆。因此，iPS细胞系中的每个细胞都将包含与初始成年细胞相同的线粒体DNA突变。
在这项研究中，研究人员没有只研究一个iPS细胞系，而是从每个患者组织样本中提取并测序了10个iPS细胞克隆，以更好地了解线粒体DNA突变率。
他们从健康人群和患有退行性疾病的人群中提取了血液和皮肤样本，年龄从24岁到72岁不等。当他们对聚集的皮肤或血细胞进行线粒体DNA突变检测时，突变水平似乎很低。
然后他们分析了每位患者的20个iPS细胞系——10个来自他们的血细胞，10个来自他们的皮肤细胞。当他们对iPS细胞系进行测序时，他们发现了更多的线粒体DNA突变，特别是在60岁以上患者的细胞中。他们分析了130种iPS细胞系发现80%的人出现了突变。他们还发现含有线粒体的比例更高突变在一个细胞内。细胞中突变线粒体DNA的含量越高，细胞功能受到的损害就越大。
作者建议为每个患者生产和筛选多条细胞系，然后选择损伤最小的细胞系。
2013年5月，米塔利波夫成为世界上第一个成功使用体细胞核移植(SCNT)从个人皮肤细胞中产生人类胚胎干细胞的科学家。这一突破是他在6年里的一系列发现之一，其他发现还包括2007年证明用核移植方法从非人灵长类动物身上创造胚胎干细胞的工作。OHSU的科学家们还证明，SCNT允许用健康的供体卵子线粒体替换突变的线粒体基因，同时保留患者细胞核。
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