Science最新成果：一种能让细胞“变身”的miRNA

　　 在被无情剥夺这种miRNA之后，你一定不会相信干细胞竟然会发生这种改变，一项最新研究表明，通过去除单个微小RNA（miRNA），多能干细胞竟可以实现罕见的全能化，获得分化成为胎盘等胚外组织的能力。这一研究极大程度上丰富了学术界对于细胞发育调控分子途径的认识，可以帮助临床医生和科学家通过干细胞技术生产更多现有技术所力不能及的组织成分，对再生医学和基于干细胞的临床疗法开发具有重要意义。

　　miRNA因其调节基因表达的能力而众所周知。但除此之外，它们也能够对细胞的命运造成影响。相关的研究表明，miRNA可以限制多能干细胞的分化潜能，并作为体细胞重编程的屏障。近日，美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家研究发现，至少存在一种miRNA可以作为干细胞分化全能性的调控剂。该研究对应的论文发表于最新出版的《科学》杂志，题为“Deficiency of MicroRNA miR-34a Expands Cell Fate Potential in Pluripotent Stem Cells.”。

　　“我们的研究证实miR-34a缺陷扩展小鼠多能干细胞具有同时发育成为胚胎和胚外谱系的发展潜力。同时，我们发现该RNA也会强烈诱导MuERV-L（MERVL）的内源性逆转录病毒，这一过程类似于全能细胞的卵裂。”文章的作者写道。“miR-34a能够限制多能干细胞获得扩增的细胞命运潜力。通过转录调节抑制MERVL表达，miR-34a至少能够在一定程度上通过靶向转录因子Gata2抑制细胞的分化能力。

　　目前的研究由加州大学伯克利分校和细胞生物学副教授林和博士领导。他们不仅揭示了调节“全能性”干细胞状态的新机制，也提供了更为强大的全能干细胞培养系统。文章的作者解释说：“胚胎发育研究极大地受益于胚胎干细胞的培养系统以及最近几年流行起来的iPSCs技术。这些实验系统允许科学家对胚胎发育中特定细胞的分化命运进行更为深入的研究，揭示这一过程中关键分子的途径。但是，由于材料有限和缺乏细胞培养实验系统，科学家们难以有效对受精卵的独特发育和分化潜能进行深入研究。”

　　加州大学的科学家发现，miR-34a似乎是阻止ESC和iPSC产生胚外组织的制动器。当这种miRNA被遗传移除时，ESC和iPSC都能够扩展它们的发育范围，产生胚胎细胞类型以外的胎盘和卵黄囊细胞。在他们的实验中，约20％的miR-34a缺失的ESC显示出扩大的命运潜能。此外，这种效应可以在细胞培养中保持长达一个月。

　　令人惊讶的是，仅操作这一种miRNA就能够大大扩展ESC的细胞分化潜能。 “这一发现不仅识别了调节全能干细胞的新机制，而且更揭示了非编码RNA在干细胞命运中的重要性。

　　此外，在这项研究中，研究小组还发现了miR-34a和一类特定小鼠反转录转座子之间存在意想不到的联系。这种反复转座子从前被长期视为“垃圾DNA”，构成哺乳动物基因组大部分的古代外来DNA片段。几十年来，生物学家认为这些反转录转座子在正常发育期间没有作用，但最新的发现表明，它们可能与早期胚胎的形成与发展密切相关。