2006年，日本京都大學的山中伸彌團隊將4種關鍵轉錄因子Sox2、Oct4、KLF4和c-Myc匯入小鼠面板成纖維細胞中，獲得了具有多能性的
誘導多能幹細胞（iPSCs）
［1］。2007年，該團隊又率先將該技術應用於人體細胞，獲得了人誘導多能幹細胞（hiPSCs）［2］。
iPSCs一經問世，便引起了轟動。具有多能性的幹細胞從此能夠在實驗室中批次生產，在再生醫學領域將是多麼大的好訊息啊！山中伸彌教授也因此於2012年獲諾貝爾生理學或醫學獎。這一開創性的工作從成果最初產生到獲獎，時間間隔只有6年，在常常需要研究者比拼長壽的諾獎歷史上，也屬於獲獎相當迅速的情況。
然而就在2015年，
因在患者iPSCs中發現突變，首個將hiPSCs用於細胞治療的臨床試驗僅進行至第二例便被叫停
［3］。從此，籠罩在iPSCs頭頂的這朵突變“陰雲”，一直難以散去。近日，劍橋大學的Serena Nik-Zainal帶領研究團隊，結合全基因組測序（WGS）與全外顯子組測序（WES），對hiPSCs的突變情況進行了大樣本的全面研究，並探索了突變對hiPSCs功能的影響［4］。
他們發現，
約72%的面板成纖維細胞來源iPSCs （F-hiPSCs）中，含有紫外線損傷相關的突變；而血液來源iPSCs（B-iPSCs）則有26.9%含有影響多能性的BCOR突變
。
這項研究利用大樣本測序資料，較為全面地繪製了hiPSCs的突變圖譜。突變這麼常見，若是不加篩選就將hiPSCs移植到患者體內，不但療效可能受到影響，還可能給患者造成額外的傷害。這項研究提醒我們，移植前對hiPSCs進行遺傳學檢查很有必要。
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論文截圖
hiPSCs的多能性與胚胎幹細胞類似，卻能夠避免胚胎幹細胞相關的倫理爭議，並且移植受體可作為供體來源，能有效避免移植後的免疫排斥，在細胞治療領域具有巨大的應用前景［5］；將hiPSCs在體外誘導分化形成特定組織、甚至類器官［6，7］，在體外建立疾病模型、篩選藥物，有利於我們更好地理解疾病的病理生理變化、研究藥物效果與治療機制。
hiPSCs雖有萬般好，短板在於對應的體細胞可能本身存在突變，在重程式設計、體外培養和傳代的任一環節也可能引入突變，隨之產生的致瘤性會使細胞治療的安全性大打折扣
。
要想將hiPSCs進一步應用於臨床，就需要深入瞭解其中的突變規律，並明確這些突變究竟會如何影響hiPSC發揮治療作用。
研究人員發現，
不僅來自同一捐獻者的F-hiPSCs突變數量要遠多於B-hiPSCs，甚至在同一捐獻者不同株的F-hiPSCs之間的突變也不盡相同
。且F-hiPSCs的突變中，大部分與紫外損傷相關，可能由於對應的面板成纖維細胞先前存在日光暴露。B-hiPSCs的突變則與紫外損傷無關，而是具有氧化損傷的特點。
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不同組織與個體來源的hiPSCs突變負荷比較
前面的資料雖然差異明顯，但研究的樣本量較少。這些差異究竟是普遍存在的現象，還是捐獻者的個體差異造成的呢？
接下來，研究人員從HipSci幹細胞庫中選取了來自288名健康個體的452個F-hiPSCs細胞系，對它們的測序結果進行分析。結果顯示，
這些F-hiPSCs中有72%的細胞攜帶紫外損傷造成的突變
，且突變負荷與捐獻者年齡、性別均不相關。畢竟不管男女老少，誰都免不了曬太陽嘛。
F-hiPSCs內部的異質性也在大樣本中得到了驗證。
即便是來自同一捐獻者、在同一批次重程式設計的F-hiPSCs之間，也有很大的基因組差異
。各株F-hiPSCs與對應的成纖維細胞在突變負荷上呈正相關。研究人員分析，可能是因為不同株的F-hiPSCs來自不同的克隆，而形成這些克隆的不同面板成纖維細胞之間，接受日光暴露的程度也有差異。看來防曬工作還是得面面俱到！
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F-hiPSCs以及對應成纖維細胞的突變數量
這些廣泛存在的突變究竟會對hiPSCs產生什麼影響呢？
研究人員將hiPSCs裡的突變與COSMIC資料庫中的癌症相關突變基因列表進行比對，發現與145個癌基因的272個突變重合
。
考慮到紫外線損傷造成的突變佔了很大一部分，這個看起來很可怕的數字裡，可能也有許多屬於對細胞選擇性生長優勢沒有實質貢獻的“乘客”突變 （passenger mutation）。於是研究人員進一步用生物資訊學方法分析了基因、突變與選擇壓力間的關係，發現
只有BCOR這個基因的正選擇作用具有統計學意義
。
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篩選出BCOR突變的研究流程
本研究中的F-hiPSCs攜帶的BCOR突變均為可致病的截短突變，對應的成纖維細胞中卻沒有BCOR突變，所以研究人員推測，
F-hiPSCs的BCOR突變很可能是在體外培養中產生的
。
既然F-hiPSCs的BCOR突變看起來與紫外線暴露關係不大，那麼類似的結論是否可以推廣到B-hiPSCs中呢？
研究人員發現，
B-hiPSCs攜帶BCOR突變的比例為26.9%，較F-hiPSCs更高
。對應的體細胞和生殖系DNA樣本也沒有發現相同的BCOR變體。在B-hiPSCs中，研究人員發現了BCOR突變在後續體外培養時產生的直接證據：
突變只存在於B-hiPSCs的亞克隆中，而親代B-hiPSCs並不攜帶
。這也進一步證實了BCOR突變的正選擇壓力。
將研究範圍從眾多的突變縮小到BCOR之後，研究人員將目光轉向了它對hiPSCs多能性的影響，這是決定hiPSCs應用價值的關鍵一步。當研究人員試圖誘導BCOR突變的B-hiPSCs向外胚層的代表——神經幹細胞（NSC）分化時，發現
它不但無法表達NSC特異性的分子標誌物PAX6，而且比野生型的B-hiPSCs表達出了更高水平的中胚層分子標誌物
。至此，BCOR突變損害hiPSCs多能性的“罪證”終於坐實了！
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BCOR突變與野生型的hiPSCs在誘導分化NSC過程中多種分子標誌物的轉錄水平
研究人員另外還發現，
長期的體外培養和多次傳代，除了有利於BCOR突變發揮正選擇作用，也有利於氧化損傷所致的體細胞突變累積
。
總的來說，本研究透過分析大樣本的測序資料，揭示了hiPSCs所含突變的共有規律；同時結合細胞功能實驗，證實了篩選出的BCOR突變對hiPSCs功能的不利影響，為hiPSCs使用前的處理環節提供了新的意見：
要警惕細胞系內部的異質性，注意克隆的選擇；同時儘量避免長時間體外培養，以免突變累積
。
遇到hiPSCs攜帶突變，也不必馬上被嚇倒。畢竟這項研究告訴我們，並非所有突變都與致瘤性直接相關，或許今後的研究能夠更加明確地告訴我們二者的聯絡。
作為一篇生物資訊學分析為主的論文，本研究中BCOR突變在B-hiPSCs較F-hiPSCs多見的現象，也值得在後續研究中進一步探究其背後的分子調控機制。
在當年的課堂上第一次聽老師介紹iPSCs的研究過程時，奇點糕就在心裡感慨，能想到用這個方法“人為製造”出多能幹細胞的人，真是太聰明瞭！神奇的iPSCs從首次被製造出來直至今天，仍然沒能實現從基礎研究到臨床應用的全面轉化，因為新的治療手段要想真正落地，安全性與有效性缺一不可。感謝樣本儲存技術和測序深度的進步，科學家們能夠在hiPSCs應用到人體之前就發現這些隱患，未來的臨床試驗得以少一些慘痛教訓。
我們真心期待在不久的將來，能有更加成熟、進步的培養和質檢技術出現，促進hiPSCs的臨床應用，讓人類的智慧真正造福於人類。