原標題：魔法藥水返老還童 在實驗室里成為現(xiàn)實
“返老還童”正在實驗室里成為現(xiàn)實.生物學(xué)家開發(fā)了一套“魔法藥水”,依次為細胞“洗澡”,便可又快又好地實現(xiàn)多種體細胞類型的“返老還童”.
中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員裴端卿領(lǐng)銜的研究團隊經(jīng)過5年攻關(guān),揭示了化學(xué)方法制備干細胞的科學(xué)原理,為誘導(dǎo)多能干細胞的研究和優(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)成果于北京時間4月6日在線發(fā)表于國際干細胞權(quán)威雜志《細胞·干細胞》.
“解鎖”細胞命運的“密碼串”
裴端卿團隊開發(fā)出的這套化學(xué)小分子誘導(dǎo)多能干細胞的方法,只需給細胞用兩種不同的“藥水”依次“洗澡”,便可以將體細胞“返老還童”到多能干細胞的狀態(tài).
多能干細胞是一類具有自我更新、自我復(fù)制能力的細胞,具有再生各種組織器官的潛在功能.
這些神奇的“魔法藥水”如何將成體細胞誘導(dǎo)到胚胎發(fā)育早期的多能干細胞狀態(tài)?研究發(fā)現(xiàn),細胞的命運受細胞核內(nèi)部的“信息中樞”染色質(zhì)的狀態(tài)控制,細胞染色質(zhì)的開放(1)與關(guān)閉(0)狀態(tài)總和,構(gòu)成了決定細胞命運狀態(tài).這種情況猶如計算機二進制的“密碼串”,可以將細胞“鎖”在特定狀態(tài).
科研團隊進一步研究發(fā)現(xiàn),在成體細胞的開放染色質(zhì)位點周圍,由AP-1及ETS等轉(zhuǎn)錄因子家族成員看守著,而在干細胞中,則由OCT、SOX 和KLF 等轉(zhuǎn)錄因子家族成員看守.細胞的“返老還童”,也就是由成體細胞看守的染色質(zhì)由開放到關(guān)閉,而干細胞看守的染色質(zhì)則由關(guān)閉到開放的更替過程.
裴端卿說,這項研究正是采用藥物來精細調(diào)節(jié)細胞染色質(zhì)的“密碼串”,先采用一組藥物將體細胞命運狀態(tài)“解鎖”,再采用另一組藥物將細胞命運驅(qū)動到多能干細胞狀態(tài),進而實現(xiàn)了細胞命運的“返老還童”.
突破諾獎得主的原有方法
讓細胞“返老還童”的方法不止一個,裴端卿團隊的新方法更為簡單、高效.
2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主山中伸彌是誘導(dǎo)多功能干細胞的創(chuàng)始人之一.2007年,他所在的研究團隊通過對小鼠的實驗,發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)人體表皮細胞使其具有胚胎干細胞活動特征的方法.
這一方法誘導(dǎo)出的干細胞可轉(zhuǎn)變?yōu)樾呐K和神經(jīng)細胞,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,利用病毒載體進行逆轉(zhuǎn)錄,容易致癌,對于以后的臨床應(yīng)用有較大風(fēng)險.為了將體細胞誘導(dǎo)為多能干細胞,各國科學(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)出了多能干細胞,但存在步驟多、時間長、效率低、機理不清楚等缺點.
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,中國科學(xué)家的新方法簡單、高效、所需的初始細胞量少,而且容易標準化,被廣泛應(yīng)用.此外,該方案可以實現(xiàn)多種體細胞類型“返老還童”,包括在體外極難培養(yǎng)的肝細胞.
有望極大推動再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展
干細胞與再生醫(yī)學(xué)近年來方興未艾,旨在通過干細胞移植、分化與組織再生,促進機體創(chuàng)傷修復(fù)、治理疾病,具有重大的臨床應(yīng)用價值,也是衡量一個國家生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)發(fā)展水平的重要指標.
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,操作簡便,誘導(dǎo)過程條件均勻、標準化,將提供安全、高效的制備干細胞方法,具有廣闊應(yīng)用市場.
與此同時,這一方法為開辟藥物誘導(dǎo)細胞命運轉(zhuǎn)變提供了新方向,將極大推動干細胞及再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展,服務(wù)于我國醫(yī)療與衛(wèi)生事業(yè).
科學(xué)家還進一步對單個小分子藥物“解鎖”細胞染色質(zhì)密碼的機制進行了解密,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),從而推動細胞的“返老還童”.該發(fā)現(xiàn)為開發(fā)更加高效、簡單地用于細胞“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、國家新藥篩選中心副主任謝欣表示,我國科學(xué)家在化合物誘導(dǎo)多能干細胞的領(lǐng)域互為補位,中國在該領(lǐng)域處于 地位.
(原標題《“魔法藥水”讓細胞“返老還童” 中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)干細胞制備新方案》.編輯計晟捷)
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