原標(biāo)題：魔法藥水返老還童 在實(shí)驗(yàn)室里成為現(xiàn)實(shí)
“返老還童”正在實(shí)驗(yàn)室里成為現(xiàn)實(shí).生物學(xué)家開發(fā)了一套“魔法藥水”,依次為細(xì)胞“洗澡”,便可又快又好地實(shí)現(xiàn)多種體細(xì)胞類型的“返老還童”.
中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員裴端卿領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過5年攻關(guān),揭示了化學(xué)方法制備干細(xì)胞的科學(xué)原理,為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究和優(yōu)化制備途徑提供了全新的科學(xué)視角和解決方案.相關(guān)成果于北京時(shí)間4月6日在線發(fā)表于國(guó)際干細(xì)胞權(quán)威雜志《細(xì)胞·干細(xì)胞》.
“解鎖”細(xì)胞命運(yùn)的“密碼串”
裴端卿團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的這套化學(xué)小分子誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的方法,只需給細(xì)胞用兩種不同的“藥水”依次“洗澡”,便可以將體細(xì)胞“返老還童”到多能干細(xì)胞的狀態(tài).
多能干細(xì)胞是一類具有自我更新、自我復(fù)制能力的細(xì)胞,具有再生各種組織器官的潛在功能.
這些神奇的“魔法藥水”如何將成體細(xì)胞誘導(dǎo)到胚胎發(fā)育早期的多能干細(xì)胞狀態(tài)?研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞的命運(yùn)受細(xì)胞核內(nèi)部的“信息中樞”染色質(zhì)的狀態(tài)控制,細(xì)胞染色質(zhì)的開放(1)與關(guān)閉(0)狀態(tài)總和,構(gòu)成了決定細(xì)胞命運(yùn)狀態(tài).這種情況猶如計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的“密碼串”,可以將細(xì)胞“鎖”在特定狀態(tài).
科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在成體細(xì)胞的開放染色質(zhì)位點(diǎn)周圍,由AP-1及ETS等轉(zhuǎn)錄因子家族成員看守著,而在干細(xì)胞中,則由OCT、SOX 和KLF 等轉(zhuǎn)錄因子家族成員看守.細(xì)胞的“返老還童”,也就是由成體細(xì)胞看守的染色質(zhì)由開放到關(guān)閉,而干細(xì)胞看守的染色質(zhì)則由關(guān)閉到開放的更替過程.
裴端卿說,這項(xiàng)研究正是采用藥物來精細(xì)調(diào)節(jié)細(xì)胞染色質(zhì)的“密碼串”,先采用一組藥物將體細(xì)胞命運(yùn)狀態(tài)“解鎖”,再采用另一組藥物將細(xì)胞命運(yùn)驅(qū)動(dòng)到多能干細(xì)胞狀態(tài),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞命運(yùn)的“返老還童”.
突破諾獎(jiǎng)得主的原有方法
讓細(xì)胞“返老還童”的方法不止一個(gè),裴端卿團(tuán)隊(duì)的新方法更為簡(jiǎn)單、高效.
2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主山中伸彌是誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞的創(chuàng)始人之一.2007年,他所在的研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)小鼠的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)人體表皮細(xì)胞使其具有胚胎干細(xì)胞活動(dòng)特征的方法.
這一方法誘導(dǎo)出的干細(xì)胞可轉(zhuǎn)變?yōu)樾呐K和神經(jīng)細(xì)胞,為研究治療多種心血管絕癥提供了巨大助力.該方法免除了使用人體胚胎提取干細(xì)胞的倫理道德制約,因此在全世界被廣泛應(yīng)用,業(yè)界稱之為“山中伸彌方法”.
但在山中伸彌的研究方法中,利用病毒載體進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄,容易致癌,對(duì)于以后的臨床應(yīng)用有較大風(fēng)險(xiǎn).為了將體細(xì)胞誘導(dǎo)為多能干細(xì)胞,各國(guó)科學(xué)家不斷地開辟新方法.后期,科學(xué)家們利用化學(xué)小分子替代山中伸彌因子誘導(dǎo)出了多能干細(xì)胞,但存在步驟多、時(shí)間長(zhǎng)、效率低、機(jī)理不清楚等缺點(diǎn).
論文通訊作者之一、中科院廣州生物院研究員劉晶說,相比而言,中國(guó)科學(xué)家的新方法簡(jiǎn)單、高效、所需的初始細(xì)胞量少,而且容易標(biāo)準(zhǔn)化,被廣泛應(yīng)用.此外,該方案可以實(shí)現(xiàn)多種體細(xì)胞類型“返老還童”,包括在體外極難培養(yǎng)的肝細(xì)胞.
有望極大推動(dòng)再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展
干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)近年來方興未艾,旨在通過干細(xì)胞移植、分化與組織再生,促進(jìn)機(jī)體創(chuàng)傷修復(fù)、治理疾病,具有重大的臨床應(yīng)用價(jià)值,也是衡量一個(gè)國(guó)家生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)發(fā)展水平的重要指標(biāo).
裴端卿介紹,這次發(fā)現(xiàn)的新方案,由于沒有引入外源基因,操作簡(jiǎn)便,誘導(dǎo)過程條件均勻、標(biāo)準(zhǔn)化,將提供安全、高效的制備干細(xì)胞方法,具有廣闊應(yīng)用市場(chǎng).
與此同時(shí),這一方法為開辟藥物誘導(dǎo)細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變提供了新方向,將極大推動(dòng)干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展,服務(wù)于我國(guó)醫(yī)療與衛(wèi)生事業(yè).
科學(xué)家還進(jìn)一步對(duì)單個(gè)小分子藥物“解鎖”細(xì)胞染色質(zhì)密碼的機(jī)制進(jìn)行了解密,發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵小分子Brdu可以直接作用DNA結(jié)構(gòu)本身來調(diào)節(jié)染色質(zhì)密碼狀態(tài),從而推動(dòng)細(xì)胞的“返老還童”.該發(fā)現(xiàn)為開發(fā)更加高效、簡(jiǎn)單地用于細(xì)胞“返老還童”的小分子提供了突破口.
中科院上海藥物研究所研究員、國(guó)家新藥篩選中心副主任謝欣表示,我國(guó)科學(xué)家在化合物誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的領(lǐng)域互為補(bǔ)位,中國(guó)在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位.
(原標(biāo)題《“魔法藥水”讓細(xì)胞“返老還童” 中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞制備新方案》.編輯計(jì)晟捷)
投稿郵箱：chuanbeiol@163.com 詳情請(qǐng)?jiān)L問川北在線：http://sanmuled.cn/
