中國科學家首次實現化學方法高效簡便誘導多能幹細胞

中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿研究員領銜的研究團隊經過5年攻關，揭示了化學方法製備幹細胞的科學原理，開發了簡單、高效、標準化製備幹細胞的方法，為誘導多能幹細胞的研究和優化製備途徑提供了全新的科學視角和解決方案。相關成果於2018年4月5日零時在線發表在國際幹細胞權威雜誌Cell Stem Cell(細胞·幹細胞)上。

誘導多能幹細胞可以幫助人類了解細胞「變身」的奧秘，為科學界提供了一個窺探生命本質的窗口。多能幹細胞還可以用於再生新的組織和器官，為疾病治療和再生醫學提供「種子」細胞來源。日本科學家、2012年諾貝爾生理或醫學獎獲得者山中伸彌利用病毒載體進行基因運送，具有潛在的致癌隱患，對於以後的臨床應用有較大風險。為了將體細胞誘導為多能幹細胞，各國科學家不斷地開闢新方法。後期，科學家們利用化學小分子替代山中伸彌因子誘導出了多能幹細胞，但存在步驟多、時間長、效率低、機理不清楚等缺點。

裴端卿領銜的科研團隊經過５年的努力，開發出一套高效、簡單的化學小分子誘導多能幹細胞的方法， 簡稱為CIP（Chemical Induction of Pluripotency），即化合物誘導幹細胞多能性。裴端卿指出，該方案只需要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」到幹細胞的狀態。這一方法比之前的方案簡單、高效，所需的初始細胞量少。更重要的是，可以實現多種體細胞類型「返老還童」，包括在體外極難培養的肝細胞。

這些神奇的「魔法藥水」是如何將成體細胞誘導到胚胎髮育早期的多能幹細胞狀態的呢？裴端卿說，在個體中，所有的細胞都擁有同樣的染色質，為什麼會形成形態各異、功能不同的各種細胞呢？原來，細胞在發生可識別的形態變化之前，就因受到約束而向特定方向分化，確定了其未來的發育命運。團隊研究發現，細胞的命運受到細胞核內部的「信息中樞」染色質的狀態控制。細胞染色質的開放（1）與關閉（0）狀態總和，構成了決定細胞命運狀態，這種情況就猶如計算機二進位的「密碼串」，進而將細胞「鎖」在了特定狀態。

由於沒有引入外源基因，該方法操作簡便、誘導過程條件均勻、所有成分明確、標準化，將為幹細胞應用提供安全、高效的製備方法，具有廣闊市場應用前景。與此同時，為開闢藥物誘導細胞命運轉變提供了新方向，將極大推動幹細胞及再生醫學的發展，服務於我國的醫療與衛生事業。

中科院上海藥物研究所研究員、國家新葯篩選中心副主任謝欣表示，該研究方法與常規的誘導方法有顯著區別，Brdu這一小分子直接整合入DNA，重塑染色質結構，從而改變基因表達，這是一個全新的機制。且本研究極大提高了誘導的效率，使化學誘導有望成為誘導多能幹細胞的常規方法。同時，這一機制可以指導科學家有目標地設計化合物小分子來改變染色質結構，從而更加優化化學誘導重編程體系。更為重要的是，中國科學家在化合物誘導多能幹細胞的領域上互為補位，使我國在該領域處於世界領先的地位。

論文共同通訊作者為裴端卿研究員、劉晶研究員。廣州生物院博士生曹尚濤、李東偉博士、余勝勇碩士為論文的共同第一作者。研究工作得到了國家重點研發項目、中科院、國家自然科學基金、廣東省和廣州市的經費支持。

該方案只需要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」到幹細胞的狀態。

來源：中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院

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