元素百科介绍中国科学院广州生物院揭示干细胞分化的新机制。国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）5月3日，中国科学院广州生物医学与健康研究所裴端卿和舒晓东团队在线发表了关于调节胚胎干细胞向肝细胞分化的机制研究。该结果为多能干细胞分化提供了细胞生物学机制，为解决干细胞在再生医学中的应用打开了一扇新的门窗。同时，在统一体细胞重编程和干细胞分化这两个看似相反的机制研究过程中迈出了一大步，促进了细胞命运调节理论体系的建立。
为什么需要获得特定的功能细胞？
如何获得神经元、肝细胞和胰腺等具有特定功能的大量细胞β细胞是再生医学研究的重要课题之一，因为它们是细胞移植和体外人体器官建设的基础。研究人员现在可以结合体细胞重编程、定向分化或转化技术获得多种功能细胞，但不同的诱导效率方法不同，产物细胞的安全性和有效性不容易评估。
早在2010年，裴端卿的团队就发现，细胞的“逆转”过程是由间充质细胞状态转变为上皮细胞状态驱动的，称为“MET”。随后，通过优化转化因子引入的顺序，研究人员发现，在间充质转化为上皮细胞之前，有一个“上皮向间充质细胞”状态转化过程(称为“”EMT)并证明这种多次转换有利于提高重编程效率。这一发现与中国传统阴阳太极的概念相一致。研究人员进一步推断，间充质细胞状态与上皮细胞状态之间的多重相互转换机制具有一定的普遍性，在其他类型的细胞命运转换过程中也可能发挥重要作用。为此，研究小组系统分析了体细胞重编程的逆过程——多能干细胞的定向分化过程，重点评价EMT/MET在肝系分化过程中的作用。
成熟的肝细胞是典型的上皮细胞，可以通过体外定向分化获得。在上述研究中，研究人员发现，这两种上皮细胞之间的命运转换需要经历一个间充质状态的中间阶段。EMT过程发生在胚胎干细胞分化为成型内胚层阶段，然后伴有MET过程。
单细胞分析
科研人员利用单细胞分析，CRISPR/Cas9介导的基因修饰等技术，初步阐述了调节上述细胞命运转换的分子机制：Activin TGFT诱导人胚胎干细胞分泌EMT诱导信号-β，后者激活EMT转录因子SNAI1，激活胚胎干细胞肝系分化过程。
EMT/MET调节重编程和分化过程中细胞命运转换的发现为获取特定功能细胞提供了理论框架。预计通过对EMT/MET过程的分析和调节，可以有效同步地获得特定功能的细胞。同时，可以减少分化不足引起的潜在安全隐患（如肿瘤），从而满足再生医学研究对细胞的需求。
该研究由国家自然科学基金、国家重大科学研究计划、中国科学院战略试点科技项目和广东省科技计划项目资助。
