Недавние успехи в понимании репрограммирования соматических клеток придвинули стволовые клетки ближе к выполнению их значительных клинических перспектив. Первоначально клеточная дифференцировка рассматривалась как происходящая только однонаправленно, но исследования показали, что somatic cell nuclear transfer (SCNT) может приводить к репрограммированию [Amano et al., 2001; Wilmut et al., 2007]. Далее исследователи использовали SCNT для продукции клонов животных от многочисленных видов. Этот метод, как полагают, нуждается в ооците из-за критической роли, выполняемой материнскими цитоплазматическими компонентами в развитии, это ускорило использование SCNT для клинических целей. Помимо сложностей, связанных с SCNT, предполагается, что он может быть непригодным для клинического использования, которое нуждается в массовой продукции репрограммированных клеток. Takahashi and Yamanaka [2006] разработали прорывную методологию по индукции репрограммирования фибробластов мышей, используя 4 определенных фактора, Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc. Та же группа затем подтвердила эту находку и на фибробластах человека установила, что колонии, подобные эмбриональным стволовым клеткам, которые происходят от фибробластов, обладают характеристиками, сходными с эмбриональными стволовыми клетками человека [Takahashi et al., 2007]. Важно, что эти исследования продемонстрировали осуществимость продукции induced pluripotent stem cells (iPSCs) из соматических клеток, обходя использование эмбрионов, ооцитов или любых др. материалов, связанных с эмбрионами человека, тем самым была устранена дискуссия по этическим проблемам. Также эта техника позволяет продуцировать специфичные для пациента iPSCs, которые драматически снижают потенциал иммунного отторжения, обусловлено это тем фактом, возникающие в результате iPSCs и клетки хозяина несут одну и ту же генетическую информацию. Проблемой данной техники стало то, что она обладает туморогенными свойствами. Хотя исключение c-Myc или использование иных комбинаций репрограммирующих факторов, таких как Oct4, Sox2, Nanog и Lin28, как было установлено, редуцируют туморогенность [Yu et al., 2007; Huangfu et al., 2008], эти модифицированные методы привели к эффективному репрограммированию, которые маломощны для крупного производства.

Многочисленные сообщения описывают жизненно важную роль специфических miroRNAs (miRNAs) для репрограммирования. Suh et al. [2004] установили, что паттерн экспрессии microRNA в embryonic stem cells (ESCs) человека сильно отличаются от такового в дифференцированных клетках и идентифицировали группу microRNAs, обильно экспрессирующихся в ESCs человека. Эти microRNAs, названные специфичными для ESCs microRNAs, включают miR-302a, miR-302b, miR-302c, miR-302d, miR-367 и miR-371-373. Среди них экспрессия кластера miR-302/367 в ESCs человека достигает пика перед дифференцировкой и затем драматически падает после дифференцировки. Эти находки поощрили ученых к изучению потенциала специфичных для ESCs microRNAs для репрограммирования соматических клеток. В самом деле, некоторые исследования показали, что miR-302/367 существенно улучшают эффективность репрограммирования, обусловленного 4 факторами, поскольку нокдаун белков, участвующих в биогенезе microRNA достоверно снижал эффективность репрограммирования [Liao et al., 2011; Li et al., 2011]. Более того, некоторые недавние сообщения описывают успешное использование различных комбинаций microRNAs и разработку методов репрограммирования различных линий клеток [Anokye-Danso et al., 2011; Miyoshi et al., 2011].

MicroRNAs BIOGENESIS AND FUNCTIONS

MicroRNAs это тип малых не кодирующих РНК, обычно состоящих из 19-25 нуклеотидов, которые регулируют экспрессию генов пост-транскрипционно за счет расщепления или репрессии трансляции мРНК мишеней [Bartel, 2004; Ying et al., 2006; Carthew and Sontheimer, 2009]. Канонический биогенез miRNA стартует с транскрипции с помощью RNA polymerase II в ядре, чтобы продуцировать первичные microRNAs (pri-microRNAs). Pri-microRNAs образуют уникальную одиночную нить и соединения двух нитей, которые затем распознаются РНК-специфичной эндонуклеазой Drosha и субъединицей микропроцессора DGCR8. Это приводит к расщеплению pri-microRNA с генерацией транскриптов предшественников microRNA (pre-microRNAs) [Han et al., 2006]. Альтернативно, описаны дополнительные предполагаемые пути биогенеза microRNA, при которых эндонуклеазы, др., чем Drosha преобразуют pri-microRNA [Yang and Lai, 2011]. Предполагаемые независимые от Drosha пути заключают в себе разные промежуточные образования, включая mirtrons, которые являются короткими интронными шпильками; хвостатые mirtrons, которые могут преобразовываться с помощью экзосом или точно не установленных нуклеаз, в зависимости от позиции хвоста; tRNA-shRNA слияния, и; endo-siRNA. Независимо от внутриядерного процессинга microRNA, Ran-GTP/Exportin-5 распознает одиночную нить на 3' конце pre-microRNA и затем транспортирует её из ядра в цитозоль для дальнейшего расщепления. В цитоплазме, Dicer, типа III ribonuclease, расщепляет pre-microRNA на 19-25bp-длиной шпилечные РНК дуплексы, которые затем ассоциируют с Argonautes и др. добавочными белками, чтобы сформировать RNA-induced silencing complex (RISC) [Hammond et al., 2001; Czech and Hannon, 2011]. Внутри microRNA:RISC комплекса, seed последовательность на 5' untranslated region (UTR) microRNA распознает 3' UTR мРНК мишени и базируясь на комплементарности последовательности, это может приводить или к деградации мишени или супрессии трансляции [Fabian et al., 2010]. Поскольку нацеливание microRNA не нуждается в точном спаривании между двумя последовательностями, то одиночная microRNA может воздействовать на множественные мРНК, которые имеют сходную последовательность на своем 3' конце и, напротив, более, чем одна microRNA может взаимодействовать с одной мРНК.

REGULATORS AND TARGETS OF THE MIR-302/367 CLUSTER

Кластер miR-302/367 кодируемый хромосомой 4 человека состоит из miR-302a, miR-302a*, miR-302b, miR-302b*, miR-302c, miR-302c*, miR-302d, miR-367 и miR-367*. Эти 9 членов являются полицистронными и ко-транскрибируются с одного и того же промотора, который подвергается целенаправленному воздействию гомеодоменовых белков Oct4, Sox2, Nanog и Rex1 [Deng et al., 1995]. Исследования на многих типах клеток продемонстрировали положительную корреляцию между экспрессией miR-302 и Oct4, Nanog и Sox2 [Barroso-del Jesus et al., 2008, 2009]. Кроме того, было установлено, что экспрессия miR-302a и Oct4 происходит на той же самой стадии и в той же самой ткани во время эмбрионального развития.

Недавние попытки идентифицировать мишени для miR-302/367 помогли выяснить механизм репрограммирования [Chih-Hao and Shao-Yao, 2012]. Среди кластера, miR-302a, miR-302b, miR-302c и miR-302d обладают одной и той же seed последовательностью на 5' UTR и поэтому имеют перекрывающиеся мишени [Barroso-del Jesus et al., 2009]. Lin and et al. показали, что семейство miR-302 целенаправленно воздействует на 4 эпигенетических регулятора, которые включают 2-х членов семейства AOF, AOF1 и AOF2, а также MECP1-p66 и MECP2. AOF1 и AOF2 замалчивают экспрессию генов посредством деметилирования гистона 3 по лизину 4 (H3K4). Супрессирующие эффекты AOF2 коррелируют с пониженными уровнями экспрессии DNMT1 и т.о. miR-302 также оказывает косвенный эффект на метилирование ДНК [Lin et al., 2011]. MECP1-p66 и MECP2 являются важными эпигенетическими регуляторами, которые соединяются со специфическими метилированными регионами ДНК, а независимое исследование подтвердило, что miR-302b воздействует целенаправленно на MECP2 [Subramanyam et al., 2011]. В том же исследовании установлено, что человеческие ортологи hsa-miR-302b и hsa-miR-372 воздействуют на множественные молекулы, участвующие в клеточных процессах, иных, чем эпигенетическая регуляция, таких как клеточный цикл, epithelial-mesenchymal transition (EMT) и даже везикулярный транспорт. Они также наблюдали повышенную эффективность определенным транскрипционным фактором обусловленное репрограммирование после ингибирования EMT молекул RHOC и TGFBR2 [Subramanyam et al., 2011]. Недавно комбинация аналитической техники показала, что в hESCs, miR-302/367 способствует передаче сигналов bone morphogenetic protein (BMP) посредством репрессии его ингибиторов, TOB2, DAZAP2 и SLAIN1 [Lipchina et al., 2011]. Вероятность выбора судьбы трофэктодермы также увеличивается в ответ на подавление BMP. Интересно, что BMP играет важную роль в индукции mesenchymal-to-epithelial transition (MET), который, как полагают, служит в качестве фазы инициации репрограммирования эмбриональных фибробластов мыши [Samavarchi-Tehrani et al., 2010].

MiR-302/367 целенаправленно воздействуют на многие белки клеточного цикла, включая хорошо известные регуляторы перехода клеточного цикла G1-S циклин D1 и CDK2. Эктопическая экспрессия miR-302a вызывает ингибирование трансляции циклина D1 и тем самым приводит к накоплению популяции первичных и злокачественных клеток в S фазе и уменьшению популяции клеток в G1 фазе, это напоминает профиль клеточного цикла эмбриональных стволовых клеток [Card et al., 2008]. Последующее исследование показало, что семейство miR-302 ингибирует пролиферацию клеток, способствуя нескольким путям ареста перехода G1-S посредством замалчивания cyclin D1/D2, CDK2 и BMI-1 [Lin et al., 2010].

Figure 1. Targets of miR-302 cluster. MiR-302 cluster affects cell cycle profile by targeting important cell cycle regulators such as Cyclin D1, CDK2, and BMI-1. AOF1, AOF2, MECP1, and MECP2 are also inhibited by ectopic expression of miR-302 family. This results in reduced stability of DNMT1 and global de-methylation. The silencing effect of miR-302 cluster on NR2F2 increases the level of OCT4, which, in return, further elevates the expression of miR-302 by binding to its promoter region. Together with global de-methylation, this reciprocal effect increases the expression of other pluripotency factors such as SOX2, NANOG, and REX-1. MiR-302 also induces MET (mesenchymal-to-epithelial transition) by targeting EMT promoters RHOC and TGFBR2 and, TOB2, DAZAP2, and SLAIN1 which are inhibitors of BMP, a MET promoter.

Интересно, что кластер miR-291/294/295 , мышиный аналог miR-302 человека, по-видимому, выполняет др. функцию в mESC, поскольку, как было установлено, ранее они вызывают быструю пролиферацию скорее, чем замалчивают G1-S переход с помощью действия p21Cip1 [Deng et al., 1995].

POTENTIAL MECHANISM FOR SOMATIC CELL REPROGRAMMING

Метилирование ДНК предопределяет специфический паттерн экспрессии в клетках и играет важную роль в развитии млекопитающих. Необходимым условием для перепрограммирования соматических клеток является удаление метилирования ДНК с промоторных регионов критических транскрипционных факторов эмбриональных стволовых клеток, включая Oct4, Nanog и Sox2. Как только геном "раскрывается," транскрипционный аппарат получает доступ к этим генам и далее активирует их экспрессию, чтобы инициировать процесс репрограммирования. Как было описано ранее, miR-302 воздействует на эпигенетические регуляторы, которые ответственны за разные типы метилирования ДНК. Среди этих мишеней, AOF1, также известный как KDM1b или LSD2, является важной гистоновой H3K4 и H3K9 деметилазой, это существенно для метилирования ДНК de novo , которое необходимо для становления материнских геномных импринтов в ооцитах [Ciccone et al., 2009]. Исследование, изучающее роль AOF2, которая является др. лизин-специфической гистоновой деметилазой, принадлежащей к тому же самому семейству, что и AOF1, у мышей, обнаруживающих дефицит её экспрессии, наблюдается арест эмбрионального развития на или перед ст. E5.5. Тот же самый дефицит гена AOF2 в ES клетках вызывает деметилирование ДНК и тем самым ингибирует способность к дифференцировке. Кроме того, существует негативная корреляция между экспрессией белка DNA methyltransferase 1 (DNMT1) и AOF2, возможно в результате нестабильности DNMT1 в истощенных по AOF2 ES клетках [Wang et al., 2009]. Сходный результат наблюдается в human hair follicle cells (hHFCs), в которых избыточная экспрессия miR-302 подавляет трансляцию AOF2 белка [Lin et al., 2011]. Итак, эти доказательства показывают, что miR-302 подавляет AOF1 и AOF2, приводя к глобальному деметилированию ДНК; эффекту, который далее усиливается с помощью miR-302-обусловленного дефицита и снижения экспрессии MECP1 и MECP2.

Репрограммирование соматических клеток начинается с перенастройки паттерна геномного метилирования ДНК. Это изменение в метилировании вызывает профиль экспрессии генов, напоминающий тот, что гарантируется эмбриональным стволовым клеткам транскрипционными факторами, такими как Oct4, Sox2 и Nanog, доступ к ДНК.

Lin et al. [2011], использовали SCNT, чтобы получить дальнейшие экспериментальные доказательства связи между активностью microRNA и репрограммированием стволовых клеток (Fig. 2). Вместо переноса ядер соматических клеток в энуклеированные ооциты, они инъецировали ядра клеток из фибробластов человека в энуклеированные iPSCs, индуцированные с помощью эктопической экспрессии miR-302 и наблюдали эмбриоидные тела в более чем 90% гибридных клеток. Более того, используя bisulfite секвенирование ДНК они определяли паттерны деметилирования ДНК в промоторных регионах Oct4 и Nanog, сходные с теми, что встречались в эмбриональных стволовых клетках человека H1 и H9. Однако перенос ядер из miR-302-индуцированных iPSCs в цитоплазму соматических клеток не давал эмбриоидных тел. Итак эти находки показывают, что потенциальные факторы репрограммирования располагаются в цитоплазме miR-302-индуцированных iPSCs скорее, чем в ядрах, это идентично с обычным использованием SCNT в цитоплазму ооцитов.

Figure 2. Schematic illustration of three somatic cell nuclear transfer (SCNT) approaches. A: In traditional SCNT, the nucleus of an unfertilized egg is removed and the egg subsequently implanted with the nucleus extracted from a somatic cell. The reconstructed cell is capable of multiplication, and the formation of embryoid body can be observed after 5-7 days. B: An embryoid body can, too be derived by injecting the nucleus of a human fibroblast cell (hFB) into an enucleated mircroRNA-induced pluripotent stem (mirPS) cell. C: The fusion of cytoplasm from an enucleated somatic cell with the nucleus of a mirPS cell does not result in the formation of an embryo body after implantation.

Т.к. материалы в цитоплазме являются ключом к деметилированию ДНК и репрограммированию, то остается неясным, как Oct4, Sox2 и Nanog инициируют это событие, поскольку все они являются ядерными транскрипционными факторами. Тем не менее, активация этих определенных ядерных факторов всё ещё рассматривается как критическая ступень в репрограммировании и поддержании плюрипотентности. Плэтому остается вопрос, как miR-302 взаимодействуют с Oct4, Sox2, Nanog и Lin28 , чтобы запустить репрограммирование. Группа исследователей в New York сообщила, что miR-302 непосредственно воздействует на NR2F2, член подсемейства ядерных рецепторов, который негативно регулирует Oct4 и экспрессируется во время дифференцировки [Rosa and Brivanlou, 2011]. Экзогенное воздействие miR-302 ингибирует трансляцию белка NR2F2 с помощью целенаправленного воздействия на его мРНК на транскрипционном уровне. Снижение NR2F2 вместе с удалением сайтов геномного метилирования на промоторе Oct4 , обусловленное глобальным деметилированием ДНК ведет к увеличению экспрессии Oct4. Как было описано ранее, Oct4 и Sox2 транскрипционно активируют экспрессию кластера miR-302 путем соединения с его промоторным регионом [Card et al., 2008]. Как следствие увеличение клеточных уровней Oct4 способствует экспрессии кластера miR-302 и др. транскрипционных факторов, таких как Sox2 и Nanog. Эта позитивная реципрокная петля является движущей силой для формирования iPSCs.

Имеющиеся доказательства показывают, что др. miRNAs также вносят вклад в репрограммирование. Напр., Yu et al. [2007] сообщили, что Oct4, Sox2, Nanog и Lin 28 облегчают репрограммирование; Lin 28 является ESC-специфическим РНК-связывающим белком, который взаимодействует с и супрессирует активность let-7 miRNAs [Newman et al., 2008]. Эти наблюдения подтверждают, что ингибирование miRNA может облегчать канонический подход к репрограммированию. Далее было показано, что c-Myc-усиливаемое репрограммирование частично обусловлено репрессией MEF-обогащенных miRNAs, включая miR-21 и miR-29a [Yang et al., 2011]. miR-34 miRNAs были недавно идентифицированы как мишени для p53, который играет существенную роль в ограничении соматического репрограммирования [Choi et al., 2011]. Семейство miRNA miR-130/301/721 усиливает генерацию iPSC посредством репрессии Meox2 [Pfaff et al., 2011], тогда как семейство miR-200s (miR-200a, miR-141 и miR429) и miR-205 могут вносить вклад в индуцируемое стрессами старение [Cufi et al., 2012]. Более того, факторы, такие как hypoxia-inducible factor (HIF) может индуцировать hESC-подобную программу транскрипции, включая индукторы, вызывающие плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), Oct4, Nanog, Sox2, Klf4, cMyc и microRNA-302 во многих линиях раковых клеток [Mathieu et al., 2011]. Эти находки подчеркивают потенциальное взаимодействие между miRNAs и белками и сложность базирующегося на miRNA репрограммирования.

Hедавние усилия по установлению молекулярных механизмов плюрипотентности предоставили важную информацию; однако, ни одно из исследований определенных транскрипционных факторов не прояснило, как факторы модулируют деметилирование ДНК по всему геному, обязательная ступень для успешного репрограммирования. Для клеток, чтобы восстановить плюрипотентность, они д. пройти несколько барьеров, включая удаление эпигенетических модификаций, активацию важных генов плюрипотентности и индукцию мезенхимно-эпителиального перехода (Fig. 3). Увеличивающиеся экспериментальные доказательства подтверждают эффект microRNA на эпигенетическую регуляцию, регуляцию клеточного цикла и мезенхимно-эпителиальный переход, также как и их взаимодействие с основными специфичными для эмбриональных стволовых клеток транскрипционными факторами, иллюстрируя центральную роль microRNA в репрограммировании (Fig. 2). Однако, многочисленные сообщения показывают, что эффективность репрограммирования может быть существенно улучшена внесением дополнительных факторов репрограммирования, таких как SV 40 large antigen (SV40LT) и human telomerase reverse transcriptase (hTERT) к четырем Yamanaka факторам (OSKM) [Park et al., 2008]. Даже добавление только SV40 к Oct4, Sox2, Nanog и Lin28 драматически увеличивает эффективность репрограммирования до 70 раз [Mali et al., 2008]. Кроме того, недавнее исследование показало, что Vitamin C улучшает качество репрограммирования соматических клеток [Esteban and Pei, 2012].

Figure 3. The road to pluripotency. Successful reprogramming requires three essential events: Initiation of the mesenchymal-to-epithelial transition; removal of epigenetic modifications for the transcription of pluripotent genes; and subsequent activation of transcriptional and translational machinery for the expression of pluripotent genes.

REPROGRAMMING OF CANCER CELLS

В последнюю декаду появились доказательства, показывающие возможные взаимоотношения между репрограммированием соматических клеток и туморогенностью. Напр., Miyoshi et al. [2010] сообщили об успешном репрограммировании нескольких линий раковых клеток желудочно-кишечного тракта после одновременного введения различных комбинацией iPSC транскрипционных факторов Oct3/4, Sox2, Klf4 и c-Myc,а также онкогенов (BCL2 и KRAS) и гена опухолевого супрессора shRNAs (TP53, P16 (INK4A), PTEN, FHIT и RB1). Экспрессия этих транскрипционных факторов индуцирует GI раковые клетки к возникновению "незрелого статуса," определяемое как активация промоторного региона определённых факторов, специфичных для эмбриональных стволовых клеток, таких как Nanog и Oct3/4. В самом деле, эти клетки, обозначаемые как induced pluripotent stem cell-like cancer cells (iPCCs), экспрессируют достоверно более высокие уровни эндогенной Nanog мРНК по сравнению с родительскими клетками, а также экспрессируют некоторые маркеры, специфичные для эмбриональных стволовых клеток. В то же самое время iPCCs подавляют экспрессию гена опухолевого супрессора P16 (INK4A), но активируют экспрессию после продолжительного культивирования на пластинке, покрытой желатином. То же самое исследование показало, что iPCCs обнаруживают пониженное метилирование промотора Nanog, это объясняет увеличенную экспрессию Nanog, а изменения в эпигенетических модификациях также могут объяснить реактивацию экспрессии P16. Их находки строго подтверждают важность эпигенетических изменений для туморогенности клеток. Фактически, эпигенетические альтерации, по-видимому, важны как генетические мутации в возникновении характеристик раковых клеток [Hahn and Weinberg, 2002]. Как обсуждалось ранее, удаление родительских эпигенетических модификаций, таких как метилирование ДНК, служит в качестве первой ступени в возвращении дифференцированных соматических клеток к плюрипотентному состоянию, а ряд сообщений показал, что miR-302, а также др. microRNAs играют критические роли в ремоделировании эпигенетических паттернов, указывая на потенциальную роль microRNAs для терапии рака [Lin et al., 2011; Li et al., 2012].

Эффект специфичных для эмбриональных стволовых клеток microRNAs на туморогенность также интенсивно исследовался. Недавно было показано, что miR-302 может супрессировать путь передачи сигналов p53 путем целенаправленного воздействия на PTEN, который кооперирует с p53 в супрессии опухолей [Lipchina et al., 2012]. Нарушения регуляции клеточного цикла уже давно считаются первичными характеристиками раковых клеток. Регуляция переходов в клеточных циклах тонко контролируется активностью различных cyclin-CDK комплексов, таких как cyclin E-CDK2 для перехода G1-S, cyclin A-CDK2 для прогресса S-фазы, cyclin D-CDK4/6 для прогресса G1. Различные cyclin-зависимые киназы часто регулируют эти контролеры клеточного цикла. Известно, что cyclin-dependent kinase inhibitor 1 или CDKN1A был идентифицирован в качестве мишени для семейства miR-291/294/295, которое у мышей является ортологом человеческого miR-302. В одном из исследований эктопическая экспрессия любого из членов семейства miR-291/294/295 способствовала пролиферации эмбриональных стволовых клеток [Wang et al., 2008]. Напротив, в др. исследовании показано, что человеческая miR-302, по-видимому, супрессирует туморогенность в microRNA-обусловленных индуцированных плюрипотентных стволовых клетках благодаря одновременной супрессии CDK2, cyclin D1/D2 и маркера раковых стволовых клеток BMI-1, приводя к ингибированию перехода G1-S фазы [Lin et al., 2010]. Возможно, что эти противоречащие экспериментальные результаты результат различий в видо-специфичной функциональности. Хотя точный лежащий в основе механизм всё ещё неизвестен, ясно, что microRNAs играют жизненно важную роль в контроле клеточной пролиферации и эпигенетических модификаций.

CONCLUSION AND FUTURE PERSPECTIVES

Reprogramming of somatic cells into iPSCs by using transcription factors usually occurs at low efficiency, however, emerging evidence has shown that embryonic stem cell-specific miRNAs enhance reprogramming efficiency. More importantly, ESC-specific miRNAs alone can achieve successful reprogramming, suggesting that these miRNAs play an important role in the process. The primary advantage of miRNAs is that, unlike transcription factors, they directly and immediately alter the adult transcriptome and proteome, leading to increased efficiency and decreased time for inducing cell re-direction. Interestingly enough, ESC-specific miRNAs target various cell cycle regulators and tumor suppressors that not only induce pluripotent stem cells, but also alter cancer cell growth. The mechanism by which ESC-specific miRNAs re-direct somatic and cancer cells to gain pluripotency remains unknown. Nevertheless, miRNAs-based reprogramming could prove to be useful for the refinement of current reprogramming techniques and may provide new strategies not only in regenerative medicine and developmental disorder diseases, but also for cancer therapeutics.

ESC-specific miRNA-mediated reprogramming may start a new era in medicine and biotechnology. First, they are highly conserved and may control the spatial and temporal expression of genes crucial for fine-tuning of signaling pathways in early embryonic development. To date, increasing evidence suggests that miRNAs play a critical role in regulating the response to DNA damage. It is intriguing to elucidate the role that ESC-specific miRNAs play by interacting with proteins in the DNA instability and methylation/demethylation during reprogramming and/or development. Second, given that there has been a consistent observation of upregulation of the ESC-specific miR-302 cluster and related miRNAs during reprogramming, the possibility exists that miRNAs can be used as ESC markers for monitoring the reprogramming process. Third, miR-371-373 and miR-302 clusters are universally overexpressed in malignant germ cell tumors (GCTs) and coordinately downregulate mRNAs involved in biologically significant pathways, suggesting that these miRNAs are markers for GCTs. Furthermore, the miR-302 cluster is found in several glioma and medullobalstoma cells lines and the miR 302-367 cluster drastically affects self-renewal and infiltration properties of glioma-initiating cells (also known as cancer stem cells). Together with the fact that miRNAs are stable and their levels can be measured in the saliva and blood as well as that there are numerous similar characteristics between ESCs and cancer stem cells (CSC), suggests that ESC-specific miRNAs may prove useful as novel putative cancer stem cell markers and therapeutic targets. Fourth, a regulatory circuit exists among OCT4, miR-302, and NR2F2: miRNA-302 and OCT4 reciprocally feedback to one another and NR2F2 directly inhibits OCT4. Thus, determination of the optimal miR-302 level in the cytosol to initiate and maintain reprogramming would shed light on the control of reprogramming, allowing for the optimization of this technique. Fifth, studies have suggested that miRNAs may play important roles in regulating self-renewal and differentiation of skin stem cells. It may be beneficial to determine whether the perpetual production of miR-302 in the cytosol of reprogrammed cells can be used as a therapeutic strategy for repairing skin damage. Finally, ESC-specific miRNA target sites exist in the transcripts encoding disordered proteins, which may be involved in age-related diseases, and as such, ESC-specific miRNAs may hold important clues in elucidating the aging process. In summary, there is little doubt that a better understanding of miRNA-based reprogramming will help elucidate mechanisms underlying development, tumor growth, and disorder-related aging.

MicroRNA-mediated somatic cell reprogramming Chih-Hao Kuo, Shao-Yao Ying Journal of Cellular Biochemistry Volume 114, Issue 2, pages 275–281, February 2013

MicroRNA-mediated somatic cell reprogramming
Chih-Hao Kuo, Shao-Yao Ying
Journal of Cellular Biochemistry Volume 114, Issue 2, pages 275–281, February 2013