新華社北京４月６日電題：“魔法藥水”讓細胞“返老還童” 中國科學家發(fā)現(xiàn)干細胞制備新方案
圖為：裴端卿（中）課題組合影
圖為：研究團隊在工作中
新華社記者 董瑞豐、劉宏宇
“返老還童”正在實驗室里成為現(xiàn)實。生物學家開發(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”。
中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員裴端卿領銜的研究團隊經(jīng)過５年攻關，揭示了化學方法制備干細胞的科學原理，為誘導多能干細胞的研究和優(yōu)化制備途徑提供了全新的科學視角和解決方案。相關成果于北京時間４月６日在線發(fā)表于國際干細胞權威雜志《細胞·干細胞》。
“解鎖”細胞命運的“密碼串”
裴端卿團隊開發(fā)出的這套化學小分子誘導多能干細胞的方法，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”染色質的狀態(tài)控制，細胞染色質的開放（１）與關閉（０）狀態(tài)總和，構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位點周圍，由ＡＰ－１及ＥＴＳ等轉錄因子家族成員看守著，而在干細胞中，則由ＯＣＴ、ＳＯＸ 和ＫＬＦ 等轉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由開放到關閉，而干細胞看守的染色質則由關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節(jié)細胞染色質的“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年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主山中伸彌是誘導多功能干細胞的創(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。
這一方法誘導出的干細胞可轉變?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錄，容易致癌，對于以后的臨床應用有較大風險。為了將體細胞誘導為多能干細胞，各國科學家不斷地開辟新方法。后期，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)學的發(fā)展
干細胞與再生醫(yī)學近年來方興未艾，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、治理疾病，具有重大的臨床應用價值，也是衡量一個國家生命科學與醫(yī)學發(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，具有廣闊應用市場。
與此同時，這一方法為開辟藥物誘導細胞命運轉變提供了新方向，將極大推動干細胞及再生醫(yī)學的發(fā)展，服務于我國醫(yī)療與衛(wèi)生事業(yè)。
科學家還進一步對單個小分子藥物“解鎖”細胞染色質密碼的機制進行了解密，發(fā)現(xiàn)關鍵小分子Ｂｒｄｕ可以直接作用ＤＮＡ結構本身來調節(jié)染色質密碼狀態(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，我國科學家在化合物誘導多能干細胞的領域互為補位，中國在該領域處于世界領先地位。
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，我國科學家在化合物誘導多能干細胞的領域互為補位，中國在該領域處于世界領先地位。
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被稱為“萬能細胞”的干細胞
干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞，在一定條件下，可以分化成多種功能細胞。它是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學界稱為“萬能細胞”。
按分化潛能的大小，干細胞基本上可分為三種類型：
一類是全能性干細胞，它具有形成完整個體的分化潛能。胚胎干細胞就是全能的，它可以無限增殖并分化成為全身200多種細胞類型，進一步形成機體的所有組織、器官。
另一類是多能干細胞，具有分化出多種細胞組織的潛能，可直接復制各種臟器和修復組織。人類寄希望于利用多能干細胞的分離和體外培養(yǎng)，在體外繁育出組織或器官，并最終通過組織或器官移植，實現(xiàn)對臨床疾病的治療。
還有一類干細胞為單能干細胞（也稱專能、偏能干細胞），這類干細胞只能向一種類型或密切相關的幾種類型的細胞分化。如造血干細胞，它能產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板。又如皮膚干細胞，它能產(chǎn)生各種類型的皮膚細胞。
