要讓體細胞重新恢復到未分化的狀態(tài)需要解決的一個問題就是DNA甲基化的問題,所以說DNA去甲基化問題成為誘導iPS的一個重要難題。
為了研究iPS誘導過程中的相關(guān)機制,Helen M. Blau院士的研究小組構(gòu)建了一個異核體細胞(融合了小鼠胚胎干細胞和人類成纖維細胞),這種異核體誘導的速度比正常的體細胞誘導速度快很多,僅需1天時間,誘導效率高達70%。
用RNAi進行掃描發(fā)現(xiàn),異核體誘導啟動依賴一種蛋白,這種蛋白是AID(胞嘧啶核苷脫氨酶,也稱為AICDA)。AID不僅促進細胞重排過程中的脫甲基作用,更是可以誘導OCT4和NANOG基因的表達(2種iPS誘導過程中的轉(zhuǎn)錄因子)。AID蛋白對成纖維細胞上的OCT4與NANOG發(fā)揮作用,對胚胎干細胞不發(fā)揮作用。
將疾病患者體細胞重排為病人特異性的誘導多能干細胞是再生醫(yī)學的一個新的創(chuàng)舉。然而,誘導iPS細胞一直存在很多技術(shù)上的瓶頸問題,這些瓶頸問題包括:體細胞重排的不一致性,重排效率不高(<0.1%),重排時間長(2-3周),DNA去甲基化的問題。
DNA甲基化是zui早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一,大量研究表明,DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變,從而控制基因表達。在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下,DNA的CG兩個核苷酸的胞嘧啶被選擇性地添加甲基,形成5-甲基胞嘧啶,這常見于基因的5'-CG-3'序列。大多數(shù)脊椎動物基因組DNA都有少量的甲基化胞嘧啶,主要集中在基因5'端的非編碼區(qū),并成簇存在。甲基化位點可隨DNA的復制而遺傳,因為DNA復制后,甲基化酶可將新合成的未甲基化的位點進行甲基化。DNA的甲基化可引起基因的失活。