Nature子刊：捐贈者年齡影響誘導多能幹細胞中的突變風險

一項新的研究表明，用來自年長者的樣品產生的誘導多能幹細胞（iPSC）含有的體細胞突變比年輕人的多，儘管進行了重編程，年長者的iPSC但仍保留了一些年齡相關的甲基化標記。該研究結果近期發表在《Nature Biotechnology》上。

Scripps轉化科學研究所基因組信息學主任Ali Torkamani和神經科學研究員Kristin Baldwin等人利用來自15個人的樣品製備了iPSC。這些捐贈者包括5名小於30歲的年輕人，5名年齡為49~79歲的中年人，以及5名86~100歲的老年人。

研究人員對幹細胞使用基於晶元的甲基化譜分析和外顯子組測序，發現iPSC細胞系中的體細胞突變率，以及與年齡相關的胞嘧啶甲基化標籤的持久性，都隨著個體年齡的增長而增加。但是，年齡相關的突變似乎在由90歲以上老年人樣品產生的iPSC細胞中趨於平衡或下降，這可能是由於在該年齡組中血祖細胞的分裂比預期中的更低。

Torkamani說，「任何時候細胞的分裂都有一定的突變風險，這種風險會隨著時間加倍。我們的研究結果表明，源自年長者細胞的iPSC突變的風險增加。」

作者還指出，「持續傳代（extended passaging）可消除大部分殘留的異常DNA甲基化，這表明改進的重編程技術或增強的甲基化監測可以提高iPSC的安全性與質量。」

iPSC中的突變和甲基化會隨著年齡的增加而增多

雖然iPSC是有前景的細胞替代治療方法，但影響iPSC質量和隨後細胞分化的全部因素，包括為iPSC的產生提供體細胞組織的個體的年齡，尚未完全了解清楚。在使用個體自身體細胞組織產生的iPSC以避免免疫應答或者免疫抑制時，這些考慮特別重要。

文章共同作者、Scripps轉化科學研究所的基因組學研究員Eric Topol說，「使用iPSC進行治療已經開始在日本進行，用在了一個年齡相關性黃斑變性的女性身上。因此，我們必須充分了解衰老對這些用於治療的細胞的影響。」

研究人員使用AgilentSureSelect 技術捕獲每個人的血細胞樣本和3個iPSC細胞系中的蛋白編碼序列，採用Illumina HiSeq 2500平台進行測序。他們還使用Illumina Infinium晶元分析了細胞在重編程前後的胞嘧啶甲基化模式。

與以往研究結果一致，研究小組追蹤外周血單核細胞樣本中的胞嘧啶甲基化標籤，發現與個體年齡相對應。即使是在重編程後，年長者iPSC細胞中這些位點的甲基化水平也明顯高於年輕人iPSC細胞。

研究人員重點關注了在細胞重編程產生iPSC過程中通常會去甲基化的3896個胞嘧啶甲基化位點。結果發現，這些位點在年長者iPSC中的甲基化水平仍然高於年輕人，年長者iPSC中的總體甲基化水平要比年輕人iPSC中高出約5%。

約30多個位點在年長者iPSC細胞中傾向於持續甲基化，研究小組發現，額外的細胞傳代最終導致iPSC在28個位點上的甲基化水平更年輕化。

至於體細胞突變，來自90歲老年人的iPSC含有的體細胞突變是20歲年輕人的兩倍，反映了突變與衰老之間的一般關係。但這種關係在90歲以上年齡組中減弱，這可能是由於在特別年長者中造血幹細胞池減少。

作者總結道，「這項研究突出了一些在重編程技術的臨床轉化中應該考慮的因素，並提供了一種方法來調查年齡對iPSC和體細胞的遺傳及表觀遺傳特徵的影響。」

參考文獻：Influence of donorage on induced pluripotent stem cells. Nature Biotechnology (2016)doi:10.1038/nbt.3749