中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿研究員領(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，開發(fā)了簡單、高效、標(biāo)準(zhǔn)化制備干細(xì)胞的方法，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2018年4月6日零時(shí)在線發(fā)表在國際干細(xì)胞權(quán)威雜志Cell Stem Cell(細(xì)胞·干細(xì)胞)上。

　　誘導(dǎo)多能干細(xì)胞可以幫助人類了解細(xì)胞“變身”的奧秘，為科學(xué)界提供了一個(gè)窺探生命本質(zhì)的窗口。多能干細(xì)胞還可以用于再生新的組織和器官，為疾病治療和再生醫(yī)學(xué)提供“種子”細(xì)胞來源。日本科學(xué)家、2012年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者山中伸彌利用病毒載體進(jìn)行基因運(yùn)送，具有潛在的致癌隱患，對于以后的臨床應(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、效率低、機(jī)理不清楚等缺點(diǎn)。

　　裴端卿領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過5年的努力，開發(fā)出一套高效、簡單的化學(xué)小分子誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的方法， 簡稱為CIP（Chemical Induction of Pluripotency），即化合物誘導(dǎo)干細(xì)胞多能性。裴端卿指出，該方案只需要給細(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”到干細(xì)胞的狀態(tài)。這一方法比之前的方案簡單、高效，所需的初始細(xì)胞量少。更重要的是，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。

　　這些神奇的“魔法藥水”是如何將成體細(xì)胞誘導(dǎo)到胚胎發(fā)育早期的多能干細(xì)胞狀態(tài)的呢？裴端卿說，在個(gè)體中，所有的細(xì)胞都擁有同樣的染色質(zhì)，為什么會形成形態(tài)各異、功能不同的各種細(xì)胞呢？原來，細(xì)胞在發(fā)生可識別的形態(tài)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(fā)育命運(yùn)。團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的命運(yùn)受到細(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)，這種情況就猶如計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的“密碼串”，進(jìn)而將細(xì)胞“鎖”在了特定狀態(tài)。

　　由于沒有引入外源基因，該方法操作簡便、誘導(dǎo)過程條件均勻、所有成分明確、標(biāo)準(zhǔn)化，將為干細(xì)胞應(yīng)用提供安全、高效的制備方法，具有廣闊市場應(yīng)用前景。與此同時(shí)，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)于我國的醫(yī)療與衛(wèi)生事業(yè)。

　　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，該研究方法與常規(guī)的誘導(dǎo)方法有顯著區(qū)別，Brdu這一小分子直接整合入DNA，重塑染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而改變基因表達(dá)，這是一個(gè)全新的機(jī)制。且本研究極大提高了誘導(dǎo)的效率，使化學(xué)誘導(dǎo)有望成為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的常規(guī)方法。同時(shí)，這一機(jī)制可以指導(dǎo)科學(xué)家有目標(biāo)地設(shè)計(jì)化合物小分子來改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，從而更加優(yōu)化化學(xué)誘導(dǎo)重編程體系。更為重要的是，中國科學(xué)家在化合物誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的領(lǐng)域上互為補(bǔ)位，使我國在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)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(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、中科院、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費(fèi)支持。

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廣州生物院首次實(shí)現(xiàn)化學(xué)方法高效簡便誘導(dǎo)多能干細(xì)胞