“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(lǐng)銜的研究團隊經(jīng)過五年攻關(guān)，揭示了化學方法制備干細胞的科學原理，為誘導(dǎo)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(guān)成果于北京時間4月6日在線發(fā)表于國際干細胞權(quán)威雜志《細胞·干細胞》。

A

解鎖“密碼串”

使細胞“新生”

裴端卿團隊開發(fā)出的這套化學小分子誘導(dǎo)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(fù)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(dǎo)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(zhì)的狀態(tài)控制，細胞染色質(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(zhì)位點周圍，由AP-1及ETS等轉(zhuǎn)錄因子家族成員看守著，而在干細胞中，則由OCT、SOX和KLF等轉(zhuǎn)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(zhì)由開放到關(guān)閉，而干細胞看守的染色質(zhì)則由關(guān)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(diào)節(jié)細胞染色質(zhì)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(qū)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”。

B

新方案優(yōu)于諾獎得主原方法

讓細胞“返老還童”的方法不只一個，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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)出的干細胞可轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)錄，容易致癌，對于以后的臨床應(yīng)用有較大風險。為了將體細胞誘導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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。

C

方法安全高效

應(yīng)用市場廣闊

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(fù)、治療疾病，具有重大的臨床應(yīng)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(dǎo)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(yīng)用市場。

與此同時，這一方法為開辟藥物誘導(dǎo)細胞命運轉(zhuǎn)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(wù)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(zhì)密碼的機制進行了解密，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵小分子Brdu可以直接作用于DNA結(jié)構(gòu)本身來調(diào)節(jié)染色質(zhì)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(dǎo)多能干細胞的領(lǐng)域互為補位，中國在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。（據(jù)新華社報道）