Nature：因为我是TNT—新的重编程方法产生人类诱导多能干细胞

子科生物报道：来自墨尔本莫纳什大学和西澳大利亚大学的研究人员展示了一种重编程方法是如何模仿胚胎表观遗传重置的。瞬时初始处理(TNT)重编程了人类诱导多能干细胞(hiPS)细胞，这些细胞在分子和功能上更类似于人类胚胎干细胞(hES)细胞，而诱导多能干细胞更像植入后胚胎中的细胞。这项研究表明，TNT重编程有可能为治疗和生物医学应用设定新的标准。

这篇研究文章发表在《自然》杂志上。

Ryan Lister表示，“我们的工作表明，TNT重编程是一种实用且可扩展的方法，可以克服hiPS细胞的这些内在特征，这对于该技术的临床应用非常重要。我们预计TNT重编程将成为生物医学和治疗应用的新标准。”

将细胞转化为hiPS细胞需要大量的表观基因组重组。然而，hiPS和hES细胞的表观基因组存在显著差异，这影响了hiPS细胞的功能。因为这些差异可以转移到分化的细胞，使用hiPS细胞作为疾病模型、药物测试模型或细胞疗法并不是最好的选择。然而，在重编程过程中，异常的表观遗传状态是通过什么机制产生的，目前尚不清楚。

体细胞现在可以被重新编程为初始多能干细胞(naive- hips细胞)，具有较低的整体DNA甲基化，在植入前看起来像外表皮细胞。然而，目前尚不清楚TNT- hips细胞重编程是否会导致表观遗传记忆和异常。

在这项新研究中，四位共同主要作者——Jia Ping Tan、Daniel Poppe、Sam Buckberry和Xiaodong liu着手调查启动和naive重编程中表观遗传异常的动力学、原因和机制，彻底了解重编程过程。

该报告称，TNT重编程有效地消除了表观遗传记忆，特别是在染色质和层相互作用的地方，并修复了转座因子和基因表达的过度表达。如果细胞对分化信号的反应取决于染色质如何在空间上排列以使转录因子结合的位点可用，那么作者认为，引物- hips细胞的分化偏倚可能是由异染色质记忆改变转录因子结合的动力学引起的。通过TNT重编程，这些结构域被重新配置为类似于hES细胞，从而保留了基因组印记。

TNT重编程的hiPS和hES细胞表现出相当的分化效率。此外，TNT重编程提高了来自不同细胞类型的hiPS细胞的分化。因此，TNT重编程纠正了畸变和表观遗传记忆，导致hiPS细胞比传统的hiPS细胞在功能和分子上更类似于hES细胞。

根据他们的理论，通过TNT重编程获得的更彻底的表观基因组重置与人类植入前发育过程中的表观遗传重置可能存在相似之处。TNT重编程，也发生在胚胎发育的早期阶段，首先修改组蛋白H3, H3K9me3上一个众所周知的表观遗传标记(在植入后建立谱系特异性H3K9me3之前)。其次，TNT重编程促进整个基因组的瞬时去甲基化，类似于植入前的发育。第三，在植入前表观基因组重置过程中，基因组印记不会被抹去，数据表明，TNT重编程的临时性质有助于防止印记的丢失，因为印记的丢失似乎是在原始培养基中长期培养的标志。

通过利用TNT重编程系统，本研究证明了完全重置表观基因组的功能益处。在这项工作之前，SCNT重编程是唯一被证明可以改善DNA甲基化异常的方法。然而，scnt重编程细胞仍然具有持续的细胞起源H3K9me3异染色质，并且该技术很难且不可扩展。