發(fā)布時間:2018-02-05來源:來源:中國科學(xué)報
對于生命,人類總是充滿了無限想象和期待。干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞,在疾病治療和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
為了解開生命科學(xué)的密碼,找到干細(xì)胞的秘密,世界各國科學(xué)家都在干細(xì)胞研究的漫漫征程中不斷探索。而在中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院(以下簡稱中科院廣州生物院),有著這樣一個團(tuán)隊——干細(xì)胞多能性與重編程機理研究集體,他們數(shù)十年耕耘在干細(xì)胞研究領(lǐng)域,逐步讓“返老還童”的美好愿望成為現(xiàn)實。
也正是因為團(tuán)隊在干細(xì)胞領(lǐng)域研究的貢獻(xiàn),他們獲得了2017年度中國科學(xué)院杰出科技成就獎。中科院廣州生物院院長、研究員裴端卿對《中國科學(xué)報》記者說:“我們的研究主要解決了細(xì)胞命運重新編程時,中間經(jīng)過的關(guān)鍵性步驟,揭示了其中的基本規(guī)律,有助于解決退行性疾病和機體損傷細(xì)胞治療的基本問題?!?/span>
數(shù)年耕耘 從維生素C和尿液中解碼
2006年,日本科學(xué)家山中伸彌(2012年諾貝爾獎獲得者)發(fā)明誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)技術(shù),開啟了多利羊以后干細(xì)胞研究的一個新時代。彼時,在國內(nèi)還缺乏發(fā)達(dá)國家研究干細(xì)胞的基本條件例如山中所用的轉(zhuǎn)基因篩選小鼠的情況下,裴端卿帶領(lǐng)團(tuán)隊率先創(chuàng)建了無抗性選擇的體細(xì)胞重編程系統(tǒng),發(fā)表了我國第一篇iPS誘導(dǎo)文章。
細(xì)胞的“重編程”,是將已經(jīng)分化的成體細(xì)胞“返老還童”,誘導(dǎo)到相當(dāng)于受精卵發(fā)育到囊胚時的多能狀態(tài)。但是,剛剛起步的重編程研究充滿了理論與實踐的挑戰(zhàn)。
為了解決誘導(dǎo)效率低、周期長的實踐問題,裴端卿提出了“體細(xì)胞重編程是由轉(zhuǎn)錄因子在細(xì)胞核內(nèi)啟動(內(nèi)因),但細(xì)胞外培養(yǎng)條件(外因)決定誘導(dǎo)效率和周期”的假說。
中科院廣州生物院團(tuán)隊在此基本假說與前期多能性背景研究基礎(chǔ)上,通過多次反復(fù)嘗試,發(fā)現(xiàn)并證明了維生素C能將體細(xì)胞重編程效率大大提高。2009年12月,這項成果在線發(fā)表在《細(xì)胞—干細(xì)胞》雜志上,并選為2010年首期封面文章。
團(tuán)隊對維生素C的這種神奇效果非常感興趣。在后續(xù)的研究中,中科院廣州生物院研究員陳捷凱等發(fā)現(xiàn)維生素C是通過“修改DNA和組蛋白上的化學(xué)修飾”參與細(xì)胞重編程,兩項成果刊登于《自然—遺傳學(xué)》,引發(fā)了對維生素C生理功能的新探索。
中科院廣州生物院副院長、研究員潘光錦告訴記者,細(xì)胞大體可以分為兩類,一種是“比較圓和緊密的”上皮細(xì)胞,不是很容易活動;另一種是“比較細(xì)長且遷移能力很強”的間充質(zhì)細(xì)胞。干細(xì)胞具有上皮細(xì)胞特征,皮膚細(xì)胞屬于間充質(zhì)細(xì)胞。
裴端卿團(tuán)隊的另外一個突破是發(fā)現(xiàn)體細(xì)胞重編程過程中,如果使用間充質(zhì)細(xì)胞作為起始細(xì)胞,誘導(dǎo)成為多能干細(xì)胞時,必須經(jīng)歷一個間充質(zhì)細(xì)胞向上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)換的規(guī)律。該團(tuán)隊提出并證明成體纖維細(xì)胞通過間充質(zhì)—上皮相互轉(zhuǎn)化(MET)過程,來啟動誘導(dǎo)程序的理論。該項成果再次刊登于《細(xì)胞—干細(xì)胞》上,并被該雜志評為6篇年度最佳論文之一。
正是在這些研究的基礎(chǔ)上,團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了尿液的神奇作用。裴端卿說:“我們一直在尋找好的起始細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)人尿液含有上皮細(xì)胞,并能高效誘導(dǎo)為多能干細(xì)胞,同時還可以直接誘導(dǎo)為神經(jīng)干細(xì)胞,為神經(jīng)類疾病的治療提供了新途徑。”
這項成果被《自然》官網(wǎng)作為頭條新聞并配發(fā)文章專門點評,同時也列入2012年中科院對社會發(fā)布的重大科技成果產(chǎn)出之一。
隨著研究的深入,團(tuán)隊從體細(xì)胞階段的因子出發(fā),開發(fā)了一套新的不包含山中伸彌因子的全新重編程因子組合。這套誘導(dǎo)系統(tǒng)可能代表了一條不同的重編程路徑,這對于研究重編程的機理提供了嶄新的思路和模型。
團(tuán)隊自建立以來,以第一作者/通訊作者發(fā)表SCI論文92篇,其中在《自然—遺傳學(xué)》《細(xì)胞—干細(xì)胞》等權(quán)威雜志發(fā)表10篇原創(chuàng)學(xué)術(shù)論文、3篇評述論文,8篇代表性論文他引1218次。
突破困境 挑戰(zhàn)未知領(lǐng)域
2002年,對37歲的裴端卿來說是一次深刻的轉(zhuǎn)折。他放棄了自己在美國多年積累并擅長的金屬蛋白酶與腫瘤轉(zhuǎn)移領(lǐng)域,回到清華大學(xué),白手起家,投入了干細(xì)胞研究領(lǐng)域。
潘光錦是裴端卿的第一個博士生。他說:“1998年國際上才開始關(guān)注干細(xì)胞領(lǐng)域,當(dāng)時國內(nèi)涉足的人非常少。”
“剛開始經(jīng)費非常非常緊張,當(dāng)時只有一個為期3年、20萬元經(jīng)費的項目。我們需要很多進(jìn)口試劑和儀器,如果從國外購買,算下來匯率是1:10。”潘光錦回憶起當(dāng)時的情景,“為了節(jié)省經(jīng)費,裴院長坐飛機時經(jīng)常從美國帶一些試劑回來?!?/span>
拓荒者的路途總是充滿艱辛,裴端卿和團(tuán)隊?wèi)阎耙欢ㄒ獔猿肿鱿氯ァ钡臎Q心,跨過了硬件設(shè)備短缺、經(jīng)費不足等困難,很快在干細(xì)胞多能性維持研究方面發(fā)表了自己的觀念與研究論文,為該團(tuán)隊后期工作奠定了堅實基礎(chǔ)。
2004年7月,裴端卿參與中科院廣州生物院的籌備工作,他在清華大學(xué)的團(tuán)隊成員秦寶明跟隨他一起南下廣州。就這樣,他開始了再創(chuàng)業(yè),先后籌建了中國科學(xué)院再生生物學(xué)重點實驗室、廣東省干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)重點實驗室,同時干細(xì)胞研究也開始在中國迅速發(fā)展。
如今,團(tuán)隊已成功舉辦20多期iPS技術(shù)培訓(xùn)班,共培訓(xùn)了國內(nèi)外包括北京大學(xué)、香港大學(xué)、新加坡國立心臟研究中心、奧地利維也納大學(xué)等170多家單位300余名研究工作者,積極推進(jìn)iPS研究在國內(nèi)外的推廣與應(yīng)用。
與此同時,團(tuán)隊成立廣州干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)技術(shù)聯(lián)盟,包括中山大學(xué)、香港大學(xué)、香港中文大學(xué)等16家單位。
裴端卿說:“現(xiàn)在國際同行很羨慕我們,也表達(dá)了很強的合作愿望。最近我們不僅與德國馬普學(xué)會建立了在中國的第一個馬普中心,與其兩個研究所在再生生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展深度合作,也在探討與劍橋大學(xué)干細(xì)胞研究所共同建設(shè)聯(lián)合研究中心?!?/span>
團(tuán)結(jié)協(xié)作 打造干細(xì)胞研究“國家隊”
在采訪中,記者聽到最多的一句話是“我們是一個團(tuán)結(jié)、包容的團(tuán)隊”。裴端卿說:“團(tuán)隊成員之間的相互包容、相互合作,對我們來說非常重要。”
陳捷凱是裴端卿的學(xué)生。他告訴記者:“裴院長首先是一個很開放、寬容的人,當(dāng)有不同意見的時候,他總是安靜地聽你講完,再來討論。團(tuán)隊成員各有自己做事的風(fēng)格,也有獨立的學(xué)術(shù)思想,但大家總是會互相討論交流。”
在這個團(tuán)隊中,有一位“老外”米格爾,他是第一位非華裔的國家重大研究計劃“973”首席科學(xué)家。
“他之前在英國帝國理工大學(xué)做腫瘤方面的博士后,一次機緣巧合,他產(chǎn)生了到中國做科研的念頭?!迸岫饲湔f,“當(dāng)時待遇很一般,他也沒有挑剔。半年之后,我建議他調(diào)整方向,開展干細(xì)胞研究,可以說是我從頭到尾帶他入門,他很聰明好學(xué)?!?/span>
投身干細(xì)胞領(lǐng)域后,米格爾取得了諸多重大的科研突破?!八麑ψ约旱难芯抗ぷ骶哂懈叨葻崆椋卜浅釔壑袊?,已經(jīng)生活了十年。他最近告訴我,至少未來五年還會在中國?!迸岫饲浔硎尽?/span>
潘光錦說:“整個團(tuán)隊就是在干細(xì)胞研究的大方向下成長起來的,我們還培養(yǎng)起來了新生力量,未來的延續(xù)性會非常好,我們會一直堅持下去?!?/span>
“我國干細(xì)胞臨床治療時代已經(jīng)開始?!迸岫饲湔f,“干細(xì)胞是一門新學(xué)科,未知的太多,我們未來還會加強干細(xì)胞的基礎(chǔ)理論探索,并逐步推進(jìn)肝臟系統(tǒng)、眼科治療的臨床治療研究?!?/span>
《中國科學(xué)報》 (2018-02-05 第5版 創(chuàng)新周刊)
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