广州生物院首次实现化学方法高效诱导多能干细胞

文章来源：广州生物医药与健康研究院    发布时间：2018-04-08  

中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员裴端卿领衔的研究团队经过5年攻关，揭示了化学方法制备干细胞的科学原理，开发了简单、高效、标准化制备干细胞的方法，为诱导多能干细胞的研究和优化制备途径提供了全新的科学视角和解决方案。相关成果于4月6日在线发表在国际期刊《细胞·干细胞》（Cell Stem Cell）上。

　　诱导多能干细胞可以帮助人类了解细胞“变身”的奥秘，为科学界提供了一个窥探生命本质的窗口。多能干细胞还可以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年诺贝尔生理或医学奖获得者山中伸弥利用病毒载体进行基因运送，具有潜在的致癌隐患，对于以后的临床应用有较大风险。为了将体细胞诱导为多能干细胞，各国科学家不断地开辟新方法。后期，科学家们利用化学小分子替代山中伸弥因子诱导出了多能干细胞，但存在步骤多、时间长、效率低、机理不清楚等缺点。

　　裴端卿领衔的科研团队经过5年的努力，开发出一套高效、简单的化学小分子诱导多能干细胞的方法，简称为CIP（Chemical Induction of Pluripotency），即化合物诱导干细胞多能性。裴端卿指出，该方案只需要给细胞用两种不同的“药水”依次“洗澡”，便可以将体细胞“返老还童”到干细胞的状态。这一方法比之前的方案简单、高效，所需的初始细胞量少。更重要的是，可以实现多种体细胞类型“返老还童”，包括在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呢？裴端卿说，在个体中，所有的细胞都拥有同样的染色质，为什么会形成形态各异、功能不同的各种细胞呢？原来，细胞在发生可识别的形态变化之前，就因受到约束而向特定方向分化，确定了其未来的发育命运。团队研究发现，细胞的命运受到细胞核内部的“信息中枢”染色质的状态控制。细胞染色质的开放（1）与关闭（0）状态总和，构成了决定细胞命运的状态，这种情况就犹如计算机二进制的“密码串”，进而将细胞“锁”在了特定状态。

　　由于没有引入外源基因，该方法操作简便，诱导过程条件均匀，所有成分明确、标准化，将为干细胞应用提供安全、高效的制备方法，具有广阔市场应用前景。与此同时，为开辟药物诱导细胞命运转变提供了新方向，将极大推动干细胞及再生医学的发展，服务于我国的医疗与卫生事业。

　　中科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，该研究方法与常规的诱导方法有显著区别，Brdu这一小分子直接整合入DNA，重塑染色质结构，从而改变基因表达，这是一个全新的机制。且该研究极大提高了诱导的效率，使化学诱导有望成为诱导多能干细胞的常规方法。同时，这一机制可以指导科学家有目标地设计化合物小分子来改变染色质结构，从而更加优化化学诱导重编程体系。更为重要的是，中国科学家在化合物诱导多能干细胞的领域上互为补位，使我国在该领域处于世界领先的地位。

　　论文共同通讯作者为裴端卿、刘晶。广州生物院曹尚涛、李东伟、余胜勇为论文的共同第一作者。研究工作得到了国家重点研发项目、中科院、国家自然科学基金、广东省和广州市的经费支持。

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