元素百科介绍中国科学家首次实现化学方法,有效诱导多能干细胞。经过五年的研究,由中国科学院广州生物医学与健康研究所研究员裴端卿领导的研究团队揭示了化学方法制备干细胞的科学原理,开发了简单、高效、标准化的干细胞制备方法,为诱导多能干细胞的研究和优化制备方法提供了新的科学视角和解决方案。4月6日,国际期刊《细胞干细胞》在线发表相关成果(Cell Stem Cell)上。

诱导多能干细胞可以帮助人类理解细胞“转化”的奥秘,为科学界提供窥探生命本质的窗口。多能干细胞也可用于再生新的组织和器官,为疾病治疗和再生医学提供“种子”细胞来源。日本科学家、2012年诺贝尔生理学或医学奖获得者山中伸弥利用病毒载体进行基因运输,潜在致癌风险较大,未来临床应用风险较大。各国科学家不断开辟新的方法,将体细胞诱导成多能干细胞。后期科学家利用化学小分子代替山中伸弥因子诱发多能干细胞,但存在步骤多、时间长、效率低、机制不清等缺点。
经过五年的努力,裴端卿领导的科研团队开发了一套高效简单的化学小分子诱导多能干细胞的方法,简称CIP(Chemical Induction of Pluripotency),即化合物诱导干细胞多能性。裴端卿指出,这个方案只需要用两种不同的“药水”依次“洗澡”细胞,就可以将体细胞“返老还童”到干细胞状态。该方法比以前的方案简单、高效,所需的初始细胞较少。更重要的是,各种体细胞类型的“返老还童”可以实现,包括体外极难培养的肝细胞。
这些神奇的“魔法药水”是如何将成体细胞诱导到胚胎发育早期的多能干细胞状态的?裴端卿说,在个体中,所有的细胞都有相同的染色质,为什么形成不同形状和功能的细胞呢?事实证明,在细胞发生可识别的形态变化之前,它们被限制到一个特定的方向,并确定了它们未来的发展命运。团队研究发现,细胞的命运是由细胞核中的“信息中心”染色质控制的。细胞染色质的开放(1)和关闭(0)的总和构成了决定细胞命运的状态,就像计算机二进制的“密码串”,然后将细胞“锁定”在特定状态。
由于没有引入外源性基因,该方法操作简单,诱导过程条件均匀,所有成分清晰标准化,将为干细胞应用提供安全高效的准备方法,具有广阔的市场应用前景。同时,它为药物诱导细胞命运的转变提供了新的方向,将极大地促进干细胞和再生医学的发展,为中国的医疗卫生事业服务。
中国科学院上海药物研究所研究员、国家新药筛选中心副主任谢欣表示,该研究方法与传统的诱导方法有显著不同。Brdu直接集成到DNA,重塑染色质结构,改变基因表达,是一种新的机制。此外,该研究大大提高了诱导效率,使化学诱导有望成为诱导多能干细胞的常规方法。同时,该机制可以引导科学家设计化合物小分子来改变染色质结构,从而更好地优化化学诱导重编程系统。更重要的是,中国科学家在化合物诱导多能干细胞领域相互补充,使中国在该领域处于世界领先地位。

