Sự phân hóa tự phát và mất chromosome ở iPSCs của hội chứng trisomy 18 ở người

Cell Death and Disease - Tập 8 Số 10 - Trang e3149-e3149
Ting Li1, Hanzhi Zhao2, Xu Han1, Jiaying Yao3, Lingling Zhang2, Ying Guo1, Zhen Shao3, Ying Jin2, Dongmei Lai1
1International Peace Maternity and Child Health Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, 200030, China
2Key Laboratory of Stem Cell Biology, CAS Center for Excellence in Molecular Cell Science, Institute of Health Sciences, Shanghai Institutes for Biological Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Chinese Academy of Sciences/Shanghai JiaoTong University School of Medicine, 320 Yueyang Road, Shanghai, 200032, China
3Partner Institute for Computational Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, 200031, China

Tóm tắt

Tóm tắt

Aneuploidy, bao gồm cả trisomy, dẫn đến những khuyết tật phát triển và là nguyên nhân hàng đầu gây sẩy thai ở người. Khác với trisomy 21, các cơ chế bệnh lý của trisomy 18 vẫn chưa rõ ràng. Ở đây, chúng tôi đã thành công trong việc tạo ra các tế bào gốc trung mô cảm ứng (iPSCs) từ các tế bào dịch ối của người (AFCs) trong các thai kỳ có trisomy 18. Chúng tôi phát hiện rằng các iPSCs 18T (trisomy 18) có xu hướng phân hóa một cách tự phát. Điều thú vị, sau 10 thế hệ, các 18T-iPSCs đã mất đi 18 chromosome dư thừa và chuyển đổi thành các tế bào lưỡng bội. Phân tích hybridization huỳnh quang in situ cho thấy sự mất chromosome là một sự kiện ngẫu nhiên có thể xảy ra ở bất kỳ tế bào bất thường nào. Việc chọn lọc các tế bào chưa phân hóa để cấy ghép đã tăng tốc độ phục hồi của các tế bào euploid. Tổng thể, các phát hiện của chúng tôi chỉ ra sự không ổn định về mặt gen của các iPSCs trisomy 18 mang thêm chromosome 18.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Edwards JH, Harnden DG, Cameron AH, Crosse VM, Wolff OH . A new trisomic syndrome. Lancet 1960; 1: 787–790.

Cereda A, Carey JC . The trisomy 18 syndrome. Orphanet J Rare Dis 2012; 7: 81.

Torres EM, Williams BR, Amon A . Aneuploidy: cells losing their balance. Genetics 2008; 179: 737–746.

Jiang J, Jing Y, Cost GJ, Chiang JC, Kolpa HJ, Cotton AM et al. Translating dosage compensation to trisomy 21. Nature 2013; 500: 296–300.

Li LB, Chang KH, Wang PR, Hirata RK, Papayannopoulou T, Russell DW . Trisomy correction in Down syndrome induced pluripotent stem cells. Cell stem cell 2012; 11: 615–619.

Weick JP, Held DL, Bonadurer GF 3rd, Doers ME, Liu Y, Maguire C et al. Deficits in human trisomy 21 iPSCs and neurons. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110: 9962–9967.

Antonarakis SE . Down syndrome and the complexity of genome dosage imbalance. Nat rev Genet 2017; 18: 147–163.

Antonarakis SE, Lyle R, Dermitzakis ET, Reymond A, Deutsch S . Chromosome 21 and down syndrome: from genomics to pathophysiology. Nat rev Genet 2004; 5: 725–738.

Williams BR, Prabhu VR, Hunter KE, Glazier CM, Whittaker CA, Housman DE et al. Aneuploidy affects proliferation and spontaneous immortalization in mammalian cells. Science 2008; 322: 703–709.

Kingsbury MA, Yung YC, Peterson SE, Westra JW, Chun J . Aneuploidy in the normal and diseased brain. Cell mol life sci 2006; 63: 2626–2641.

Tang YC, Amon A . Gene copy-number alterations: a cost-benefit analysis. Cell 2013; 152: 394–405.

Torres EM, Sokolsky T, Tucker CM, Chan LY, Boselli M, Dunham MJ et al. Effects of aneuploidy on cellular physiology and cell division in haploid yeast. Science 2007; 317: 916–924.

Sheltzer JM, Blank HM, Pfau SJ, Tange Y, George BM, Humpton TJ et al. Aneuploidy drives genomic instability in yeast. Science 2011; 333: 1026–1030.

Okita K, Matsumura Y, Sato Y, Okada A, Morizane A, Okamoto S et al. A more efficient method to generate integration-free human iPS cells. Nat Methods 2011; 8: 409–412.

Weissbein U, Benvenisty N, Ben-David U . Quality control: genome maintenance in pluripotent stem cells. J cell biol 2014; 204: 153–163.

Zahir FR, Marra MA . Use of affymetrix arrays in the diagnosis of gene copy-number variation. Curr Protoc Hum Genet 2015; 85: 8.13.1–13.

Zhou C, Yang X, Sun Y, Yu H, Zhang Y, Jin Y . Comprehensive profiling reveals mechanisms of SOX2-mediated cell fate specification in human ESCs and NPCs. Cell res 2016; 26: 171–189.

Draper JS, Smith K, Gokhale P, Moore HD, Maltby E, Johnson J et al. Recurrent gain of chromosomes 17q and 12 in cultured human embryonic stem cells. Nat biotechnol 2004; 22: 53–54.

Mayshar Y, Ben-David U, Lavon N, Biancotti JC, Yakir B, Clark AT et al. Identification and classification of chromosomal aberrations in human induced pluripotent stem cells. Cell stem cell 2010; 7: 521–531.

Eastham AM, Spencer H, Soncin F, Ritson S, Merry CL, Stern PL et al. Epithelial-mesenchymal transition events during human embryonic stem cell differentiation. Cancer res 2007; 67: 11254–11262.

Ullmann U, In't Veld P, Gilles C, Sermon K, De Rycke M, Van de Velde H et al. Epithelial-mesenchymal transition process in human embryonic stem cells cultured in feeder-free conditions. Mol hum reprod 2007; 13: 21–32.

Lefort N, Perrier AL, Laabi Y, Varela C, Peschanski M . Human embryonic stem cells and genomic instability. Regenerative med 2009; 4: 899–909.

Amps K, Andrews PW, Anyfantis G, Armstrong L, Avery S, Baharvand H et al. Screening ethnically diverse human embryonic stem cells identifies a chromosome 20 minimal amplicon conferring growth advantage. Nat biotechnol 2011; 29: 1132–1144.

Oromendia AB, Dodgson SE, Amon A . Aneuploidy causes proteotoxic stress in yeast. Genes dev 2012; 26: 2696–2708.

Maclean GA, Menne TF, Guo G, Sanchez DJ, Park IH, Daley GQ et al. Altered hematopoiesis in trisomy 21 as revealed through in vitro differentiation of isogenic human pluripotent cells. Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109: 17567–17572.

Spits C, Mateizel I, Geens M, Mertzanidou A, Staessen C, Vandeskelde Y et al. Recurrent chromosomal abnormalities in human embryonic stem cells. Nat biotechnol 2008; 26: 1361–1363.

Smith ZD, Sindhu C, Meissner A . Molecular features of cellular reprogramming and development. Nat rev Mol cell biol 2016; 17: 139–154.

Yu J, Chau KF, Vodyanik MA, Jiang J, Jiang Y . Efficient feeder-free episomal reprogramming with small molecules. PloS one 2011; 6: e17557.