Cell Stem Cell 年度最佳論文發布，中國學者占「2席」

《Cell Stem Cell》雜誌是2007年Cell出版社新增兩名新成員之一（另外一個雜誌是Cell Host & Microbe），這一雜誌內容涵蓋了從最基本的細胞和發育機制到醫療軟體臨床應用等整個幹細胞生物學研究內容，特別關注胚胎幹細胞、組織特異性和癌症幹細胞的最新成果。

《Cell Stem Cell》自創刊以來就倍受關注，影響因子迅速提升，從0一衝至16.826，又達到了22.151。近期這一期刊挑選出其2014年出版的多篇倍受關注的論文，其中包括一篇綜述，七篇研究論文和一篇資源文章。

綜述文章「Evolution of the Cancer Stem Cell Model」試圖通過分析癌症幹細胞模型的更替，提出能整合癌症幹細胞和癌症遺傳數據的一種新方法，指導未來研究的方向。

癌幹細胞是指具有幹細胞性質的癌細胞，有「自我複製」以及「多細胞分化」等能力。這類細胞被認為有形成腫瘤乃至發展成癌症的潛力。1994年，多倫 多大學的分子生物學家John Dick在做實驗的時候發現，並不是所有的癌症幹細胞都是經歷相同的步驟發展而來的。尤其是，只有小部分的具有自我更新能力的白血病細胞能發展成腫瘤，因此John Dick將這些能發育成腫瘤的變異細胞稱為癌症幹細胞（Cancer Stem Cells，CSCs）。

在這篇文章中，多倫多大學的兩位學者指出雖然我們常常用互斥模型（mutually exclusive models）來描述腫瘤的異質性，但是考慮到遺傳多樣性和非遺傳因素對腫瘤異質性的影響，因此建議可以統一癌症遺傳和癌症幹細胞模型。在這裡研究人員提出了一種新方法，整合癌症幹細胞和癌症遺傳數據，用以解釋過去所獲得的發現，以及指導未來的研究。

「Leptin-Receptor-Expressing Mesenchymal Stromal Cells Represent the Main Source of Bone Formed by Adult Bone Marrow」這篇文章則是由德州大學西南醫學中心完成的一項幹細胞研究重要成果：他們發現了一種生物標誌物，使研究人員能夠準確地描述體內間充質幹細胞（MSCs）的特性和功能。MSCs是美國國立衛生研究院註冊的近200個臨床試驗的重點目標，這些試驗針對骨折、軟骨損傷、椎間盤退變性疾病和骨關節炎這樣的疾病。

這項研究指出一種被稱為瘦素受體（leptin receptor）的蛋白質，可以作為生物標誌物，準確地在活體內識別成人骨髓中的MSCs，而這些MSCs是新骨形成和骨修復的主要來源。

另外一篇「Conversion of Danger Signals into Cytokine Signals by Hematopoietic Stem and Progenitor Cells for Regulation of Stress-Induced Hematopoiesis」是由諾獎得主David Baltimore領導完成的研究。

在這項研究中，研究人員證實造血幹細胞擁有檢測入侵以及啟動炎症反應所需的所有組件。正如以往其他人所發現的，這些細胞的表面有一種叫做Toll樣受體(Toll-like receptors, TLR)的受體類型。隨後研究人員確定了一條完整的內部反應信號通路，證實其能夠將感染相關分子或危險信號導致的TLR受體激活，轉換為生成細胞因子——可啟動免疫細胞生成的信號分子。有趣的是，他們第一次證實了轉錄因子NF-κB，這一抗感染免疫反應的中心組織者，是這條反應信號通路的組成部分。

研究小組發現，造血幹細胞非常迅速地生成了驚人數量和各種各樣的細胞因子。事實上，相比於以往所知道的生成細胞因子的免疫系統細胞，幹細胞能夠更有力地生成它們。一旦細胞因子被釋放出來，它們似乎能夠與自身細胞或鄰近其他造血幹細胞上的細胞因子受體結合。這刺激了結合細胞分化為感染部位所需的免疫細胞。這改變了關於骨髓細胞有潛力參與炎症反應的觀點。

此外，還有一篇iPS熱點話題的成果：The Developmental Potential of iPSCs Is Greatly Influenced by Reprogramming Factor Selection。

來自Whitehead研究院的研究人員與來自希伯來大學的研究人員合作，解析了重編程因子本身對於重編程效率和細胞質量的影響。研究人員嘗試利用生物信息學分析重編程過程中關鍵的48個基因，結果他們設計出了一種新型的基因組合：Sall4, Nanog, Esrrb, and Lin28 (SNEL)。

通過這種SNEL方法，研究人員能得到大約80%的高質量小鼠細胞克隆，並且這些細胞也通過目前最嚴格的多能檢測測試：四倍體互補分析（tetraploid complementation assay，生物通譯）。而對此相比，OSKM方法只能得到20-30%的高品質通過檢測的細胞。

其中有兩項中國學者完成的重要發現，依次為徐國良研究組的DNA氧化去甲基化研究發現，和陳功研究組的神經元新技術。

「Tet and TDG Mediate DNA Demethylation Essential for Mesenchymal-to-Epithelial Transition in Somatic Cell Reprogramming」這篇文章發現了DNA加氧酶TET和糖苷酶TDG共同介導DNA氧化去甲基化，在細胞命運轉變中起必不可少的作用。

研究人員將Tet家族的3個成員及Tdg基因進行了敲除實驗，發現缺乏氧化去甲基化能力的間充質類型的成纖維細胞不能啟動向上皮細胞的轉化(MET)，完全喪失了發生重編程的能力。進一步的研究闡明，Tet或TDG的缺失導致MET發生過程中關鍵的miR-200家族基因不能被激活。Tet和TDG使miR-200家族基因去甲基化來促進它們的表達，而miR-200家族基因能夠促進成纖維細胞越過MET障礙，從而順利完成重編程。

對於已經是上皮類型的神經前體細胞，或者新生鼠皮膚角質細胞，則不需要Tet和TDG就能發生重編程，顯示出了這種調控的特異性。即成纖維細胞越過MET障礙之後，即使沒有Tet和TDG也能順利完成重編程。以上表明它們介導的去甲基化，對於多能性基因Oct4基因激活等後續事件，並不是必需的。作者認為這一研究還更正了以前關於多能性基因激活機理的錯誤認識。

另外一篇「In Vivo Direct Reprogramming of Reactive Glial Cells into Functional Neurons after Brain Injury and in an Alzheimer』s Disease Model」是由來自賓州大學的陳功教授領導完成，陳功教授於中國科學院獲得博士學位，目前已加盟南開大學。

在這篇文章中，研究人員開發出了一種全新的技術：在腦損傷與褪行性疾病的大腦中，將損傷導致的應激性膠質細胞轉變成健康而有功能的神經元，從而達到腦修復的目的。這項技術有望發展成為一個嶄新的治療腦和脊髓損傷，中風，老年痴呆病，帕金森氏病和其他神經系統疾病。這是人類攻克腦損傷與腦疾病徵途的一個重大突破。

此外，「Targeting Self-Renewal in High-Grade Brain Tumors Leads to Loss of Brain TumorStem Cells and Prolonged Survival」是由華人學者劉海坤（Hai-Kun Liu，音譯）領導完成。這項研究建立了一套表達核受體無尾蛋白（Tlx）表達的GFP報告系統。他們通過這套系統證實了Tlx陽性細胞在原代腦腫瘤中大部分靜息的。進一步通過譜系追蹤證實了單個的Tlx陽性細胞在原代腫瘤中能夠自我更新並形成Tlx陰性的腫瘤細胞，表明這些細胞是腦腫瘤幹細胞（BTSCs）。

這項研究證實了靶向膠質母細胞瘤的可行性，表明BTSC可以作為合適的治療靶標，證實了腫瘤幹細胞的假說。

還有值得關注的文章包括：

Prolonged Fasting Reduces IGF-1/PKA to Promote Hematopoietic-Stem-Cell-Based Regeneration and Reverse Immunosuppression

科學家們發現，周期性的長時間禁食不僅對免疫系統損傷（化療的主要副作用）有保護作用，而且還能誘導免疫系統再生，令休眠的幹細胞開始更新。這是人們首次發現，天然干涉手段能夠激活幹細胞，促進器官或系統的再生。

研究人員通過小鼠實驗和1期臨床試驗發現，長時間不進食會顯著降低白細胞數。進一步研究顯示，小鼠周期性禁食「觸動了一個再生開關」，改變了造血幹細胞的信號通路。造血幹細胞負責生成血液和免疫系統的細胞。

這項研究將有望幫助那些正在接受化療或者患有免疫缺陷的人，包括自身免疫疾病的患者。目前研究團隊正在研究，禁食的幹細胞再生效果，是否也能在免疫系統之外起作用。

An iCRISPR Platform for Rapid, Multiplexable, and Inducible Genome Editing in Human Pluripotent Stem Cells

CRISPR也就是Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(規律成簇間隔短迴文重複)，這是一類廣泛分布於細菌和古菌基因組中的重複結構。研究表明，CRISPR與一系列相關蛋白、前導序列一起，能為原核生物提供對抗噬菌體等外源基因的獲得性免疫能力。這種結構的作用機理可能與真核生物的RNA干擾過程類似，此前來自麻省理工學院和哈佛大學的研究團隊就利用產膿鏈球菌和嗜熱鏈球菌中的CRISPR酶和RNA，在小鼠和人類細胞的DNA中進行了插入，切割，修復，和編輯。

在這篇文章中，研究人員就利用CRISPR和TALEN，這兩種備受關注的基因組編輯技術，研發出了一種人類多能幹細胞基因組編輯平台。研究人員將這一平台稱為iCRISPR。

iCRISPR能用於基因功能喪失研究中，快速，高效的敲除人體多能幹細胞中的等位基因，也可以針對一些精確的疾病模型，通過特定的核苷酸變換，進行多能幹細胞純合體敲除。

通過進一步實驗，研究人員驗證了雙重和三重基因敲除hPSC細胞系一步法的有效性，同時也證明了在多能幹細胞分化過程中能進行階段特異性誘導基因敲除，這對於發育生物學研究來說意義重大。