诱导性多能干细胞的低基因组稳定性使非同源末端连接增加

发布时间：2024-02-26 19:39

　　背景与目的诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)和胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)具有许多共同特征,包括相似的形态、基因表达和体外分化谱。然而,iPSCs的基因组稳定性远低于ESCs。在本研究中,我们研究了iPSCs中DNA损伤修复的改变是否为其具有更大诱变倾向的原因。方法将小鼠iPSCs、ESCs和胚胎成纤维细胞暴露于电离辐射(4 Gy),导致双链DNA断裂。照射4 h后使用全基因组重测序评估DNA损伤修复的保真度。我们还分析了分别源自iPSCs或ESCs的小鼠的基因组稳定性。结果照射后,与胚胎干细胞和胚胎成纤维细胞相比,iPSCs具有较低的DNA损伤修复能力,有更多的体细胞突变和短片段插入缺失。iPSCs有更多的非同源末端连接DNA修复和更少的同源重组DNA修复。源自iPSCs的小鼠比ESCs小鼠以及C57对照小鼠的DNA损伤修复能力更低。结论本研究结果部分表明,iPSCs的低基因组稳定性及其在体内的高致瘤性是由DNA损伤修复的低保真度所致。

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【部分图文】：

图3暴露或不暴露于电离辐射中的细胞在指定时间的基因表达水平

我们的研究表明，iPSCs的表观遗传状态可能有助于或调节其基因组不稳定性。iPSCs中H3K9me3和磷酸化ATM水平的变化可能意味着细胞对DNA损伤修复通路的依赖性不同，因此其保真度不同。未来的研究应进一步研究表观遗传学和其他因素在iPSC基因组不稳定性中的潜在影响。图4DN....

图4DNA修复相关蛋白的磷酸化水平

图3暴露或不暴露于电离辐射中的细胞在指定时间的基因表达水平今后的工作还需要探究干细胞的内在或外在因素在多大程度上决定了恶性转化的风险。Tomasetti等[62]发现某些组织中的癌症风险与干细胞所经历的分裂数密切相关，表明基因组突变的积累主要导致肿瘤发生的高风险。相反，另一项研....

图1ESCs、lv-iPSCs和MEFs的基因表达谱

RNA-seq分析结果显示，lv-iPSCs与ESCs的基因表达谱相似，但与MEF的基因表达谱不相似（图1a），表明iPSC具有多能性。由于基因组稳定性取决于DNA损伤修复，我们分析了DNA损伤修复途径相关基因的表达情况。在lv-iPSCs和ESCs之间没有发现这些基因在表达上....

图2电离辐射后每个细胞系的基因组变异情况

电离辐射可能会改变lv-iPSCs中某些基因的表达，进而产生高突变率。为明确这一点，我们比较了辐射细胞和对照细胞的RNA-seq分析结果，发现无论是否辐射，都有相似的基因表达谱（图3a）。事实上，辐射似乎只上调了ESCs中的46个基因和lviPSCs中的30个基因（图3b）。与l....

本文编号：3911756