發(fā)布時(shí)間:2018-04-06來源:來源:科學(xué)網(wǎng)
科研團(tuán)隊(duì)合影(從左到右:李東偉、劉晶、裴端卿、曹尚濤、余勝勇)
中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員裴端卿領(lǐng)銜的科研團(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)研究于北京時(shí)間4月6日凌晨在線發(fā)表在《細(xì)胞—干細(xì)胞》上。
“該研究使我國在化合物誘導(dǎo)多能干細(xì)胞領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先的地位?!敝锌圃荷虾K幬镅芯克芯繂T、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。
據(jù)了解,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)。
此次研究論文共同通訊作者為裴端卿研究員、劉晶研究員。中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士生曹尚濤、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、中國科學(xué)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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