中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿研究員領(lǐng)銜的研究團隊經(jīng)過(guò)5年攻關(guān)，揭示了化學(xué)方法制備干細胞的科學(xué)原理，開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單、高效、標準化制備干細胞的方法，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(xué)視角和解決方案。相關(guān)成果于2018年4月6日零時(shí)在線(xiàn)發(fā)表在國際干細胞權威雜志Cell Stem Cell(細胞·干細胞)上。

　　誘導多能干細胞可以幫助人類(lèi)了解細胞“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。多能干細胞還可以用于再生新的組織和器官，為疾病治療和再生醫學(xué)提供“種子”細胞來(lái)源。日本科學(xué)家、2012年諾貝爾生理或醫學(xué)獎獲得者山中伸彌利用病毒載體進(jìn)行基因運送，具有潛在的致癌隱患，對于以后的臨床應用有較大風(fēng)險。為了將體細胞誘導為多能干細胞，各國科學(xué)家不斷地開(kāi)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出了多能干細胞，但存在步驟多、時(shí)間長(cháng)、效率低、機理不清楚等缺點(diǎn)。

　　裴端卿領(lǐng)銜的科研團隊經(jīng)過(guò)5年的努力，開(kāi)發(fā)出一套高效、簡(jiǎn)單的化學(xué)小分子誘導多能干細胞的方法， 簡(jiǎn)稱(chēng)為CIP（Chemical Induction of Pluripotency），即化合物誘導干細胞多能性。裴端卿指出，該方案只需要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”到干細胞的狀態(tài)。這一方法比之前的方案簡(jiǎn)單、高效，所需的初始細胞量少。更重要的是，可以實(shí)現多種體細胞類(lèi)型“返老還童”，包括在體外極難培養的肝細胞。

　　這些神奇的“魔法藥水”是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)的呢？裴端卿說(shuō)，在個(gè)體中，所有的細胞都擁有同樣的染色質(zhì)，為什么會(huì )形成形態(tài)各異、功能不同的各種細胞呢？原來(lái)，細胞在發(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(lái)的發(fā)育命運。團隊研究發(fā)現，細胞的命運受到細胞核內部的“信息中樞”染色質(zhì)的狀態(tài)控制。細胞染色質(zhì)的開(kāi)放（1）與關(guān)閉（0）狀態(tài)總和，構成了決定細胞命運狀態(tài)，這種情況就猶如計算機二進(jìn)制的“密碼串”，進(jìn)而將細胞“鎖”在了特定狀態(tài)。

　　由于沒(méi)有引入外源基因，該方法操作簡(jiǎn)便、誘導過(guò)程條件均勻、所有成分明確、標準化，將為干細胞應用提供安全、高效的制備方法，具有廣闊市場(chǎng)應用前景。與此同時(shí)，為開(kāi)辟藥物誘導細胞命運轉變提供了新方向，將極大推動(dòng)干細胞及再生醫學(xué)的發(fā)展，服務(wù)于我國的醫療與衛生事業(yè)。

　　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，該研究方法與常規的誘導方法有顯著(zhù)區別，Brdu這一小分子直接整合入DNA，重塑染色質(zhì)結構，從而改變基因表達，這是一個(gè)全新的機制。且本研究極大提高了誘導的效率，使化學(xué)誘導有望成為誘導多能干細胞的常規方法。同時(shí)，這一機制可以指導科學(xué)家有目標地設計化合物小分子來(lái)改變染色質(zhì)結構，從而更加優(yōu)化化學(xué)誘導重編程體系。更為重要的是，中國科學(xué)家在化合物誘導多能干細胞的領(lǐng)域上互為補位，使我國在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先的地位。

　　論文共同通訊作者為裴端卿研究員、劉晶研究員。廣州生物院博士生曹尚濤、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)項目、中科院、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費支持。

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廣州生物院首次實(shí)現化學(xué)方法高效簡(jiǎn)便誘導多能干細胞