發(fā)布時(shí)間:2018-02-05來(lái)源:來(lái)源:中國科學(xué)報
對于生命,人類(lèi)總是充滿(mǎn)了無(wú)限想象和期待。干細胞是一類(lèi)具有自我復制能力的多潛能細胞,在疾病治療和再生醫學(xué)領(lǐng)域具有廣闊應用前景。
為了解開(kāi)生命科學(xué)的密碼,找到干細胞的秘密,世界各國科學(xué)家都在干細胞研究的漫漫征程中不斷探索。而在中科院廣州生物醫藥與健康研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中科院廣州生物院),有著(zhù)這樣一個(gè)團隊——干細胞多能性與重編程機理研究集體,他們數十年耕耘在干細胞研究領(lǐng)域,逐步讓“返老還童”的美好愿望成為現實(shí)。
也正是因為團隊在干細胞領(lǐng)域研究的貢獻,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(cháng)、研究員裴端卿對《中國科學(xué)報》記者說(shuō):“我們的研究主要解決了細胞命運重新編程時(shí),中間經(jīng)過(guò)的關(guān)鍵性步驟,揭示了其中的基本規律,有助于解決退行性疾病和機體損傷細胞治療的基本問(wèn)題?!?/span>
數年耕耘 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)明誘導多能干細胞(iPS)技術(shù),開(kāi)啟了多利羊以后干細胞研究的一個(gè)新時(shí)代。彼時(shí),在國內還缺乏發(fā)達國家研究干細胞的基本條件例如山中所用的轉基因篩選小鼠的情況下,裴端卿帶領(lǐng)團隊率先創(chuàng )建了無(wú)抗性選擇的體細胞重編程系統,發(fā)表了我國第一篇iPS誘導文章。
細胞的“重編程”,是將已經(jīng)分化的成體細胞“返老還童”,誘導到相當于受精卵發(fā)育到囊胚時(shí)的多能狀態(tài)。但是,剛剛起步的重編程研究充滿(mǎn)了理論與實(shí)踐的挑戰。
為了解決誘導效率低、周期長(cháng)的實(shí)踐問(wèn)題,裴端卿提出了“體細胞重編程是由轉錄因子在細胞核內啟動(dòng)(內因),但細胞外培養條件(外因)決定誘導效率和周期”的假說(shuō)。
中科院廣州生物院團隊在此基本假說(shuō)與前期多能性背景研究基礎上,通過(guò)多次反復嘗試,發(fā)現并證明了維生素C能將體細胞重編程效率大大提高。2009年12月,這項成果在線(xiàn)發(fā)表在《細胞—干細胞》雜志上,并選為2010年首期封面文章。
團隊對維生素C的這種神奇效果非常感興趣。在后續的研究中,中科院廣州生物院研究員陳捷凱等發(fā)現維生素C是通過(guò)“修改DNA和組蛋白上的化學(xué)修飾”參與細胞重編程,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(cháng)、研究員潘光錦告訴記者,細胞大體可以分為兩類(lèi),一種是“比較圓和緊密的”上皮細胞,不是很容易活動(dòng);另一種是“比較細長(cháng)且遷移能力很強”的間充質(zhì)細胞。干細胞具有上皮細胞特征,皮膚細胞屬于間充質(zhì)細胞。
裴端卿團隊的另外一個(gè)突破是發(fā)現體細胞重編程過(guò)程中,如果使用間充質(zhì)細胞作為起始細胞,誘導成為多能干細胞時(shí),必須經(jīng)歷一個(gè)間充質(zhì)細胞向上皮細胞轉換的規律。該團隊提出并證明成體纖維細胞通過(guò)間充質(zhì)—上皮相互轉化(MET)過(guò)程,來(lái)啟動(dòng)誘導程序的理論。該項成果再次刊登于《細胞—干細胞》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上,團隊發(fā)現了尿液的神奇作用。裴端卿說(shuō):“我們一直在尋找好的起始細胞,發(fā)現人尿液含有上皮細胞,并能高效誘導為多能干細胞,同時(shí)還可以直接誘導為神經(jīng)干細胞,為神經(jīng)類(lèi)疾病的治療提供了新途徑?!?/span>
這項成果被《自然》官網(wǎng)作為頭條新聞并配發(fā)文章專(zhuān)門(mén)點(diǎn)評,同時(shí)也列入2012年中科院對社會(huì )發(fā)布的重大科技成果產(chǎn)出之一。
隨著(zhù)研究的深入,團隊從體細胞階段的因子出發(fā),開(kāi)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。這套誘導系統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。
團隊自建立以來(lái),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)》《細胞—干細胞》等權威雜志發(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 挑戰未知領(lǐng)域
2002年,對37歲的裴端卿來(lái)說(shuō)是一次深刻的轉折。他放棄了自己在美國多年積累并擅長(cháng)的金屬蛋白酶與腫瘤轉移領(lǐng)域,回到清華大學(xué),白手起家,投入了干細胞研究領(lǐng)域。
潘光錦是裴端卿的第一個(gè)博士生。他說(shuō):“1998年國際上才開(kāi)始關(guān)注干細胞領(lǐng)域,當時(shí)國內涉足的人非常少?!?/span>
“剛開(kāi)始經(jīng)費非常非常緊張,當時(shí)只有一個(gè)為期3年、20萬(wàn)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(mǎi),算下來(lái)匯率是1:10?!迸斯忮\回憶起當時(shí)的情景,“為了節省經(jīng)費,裴院長(cháng)坐飛機時(shí)經(jīng)常從美國帶一些試劑回來(lái)?!?/span>
拓荒者的路途總是充滿(mǎn)艱辛,裴端卿和團隊懷著(zhù)“一定要堅持做下去”的決心,跨過(guò)了硬件設備短缺、經(jīng)費不足等困難,很快在干細胞多能性維持研究方面發(fā)表了自己的觀(guān)念與研究論文,為該團隊后期工作奠定了堅實(shí)基礎。
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)的團隊成員秦寶明跟隨他一起南下廣州。就這樣,他開(kāi)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(diǎn)實(shí)驗室、廣東省干細胞與再生醫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室,同時(shí)干細胞研究也開(kāi)始在中國迅速發(fā)展。
如今,團隊已成功舉辦20多期iPS技術(shù)培訓班,共培訓了國內外包括北京大學(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研究在國內外的推廣與應用。
與此同時(shí),團隊成立廣州干細胞與再生醫學(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(shuō):“現在國際同行很羨慕我們,也表達了很強的合作愿望。最近我們不僅與德國馬普學(xué)會(huì )建立了在中國的第一個(gè)馬普中心,與其兩個(gè)研究所在再生生物醫學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展深度合作,也在探討與劍橋大學(xué)干細胞研究所共同建設聯(lián)合研究中心?!?/span>
團結協(xié)作 打造干細胞研究“國家隊”
在采訪(fǎng)中,記者聽(tīng)到最多的一句話(huà)是“我們是一個(gè)團結、包容的團隊”。裴端卿說(shuō):“團隊成員之間的相互包容、相互合作,對我們來(lái)說(shuō)非常重要?!?/span>
陳捷凱是裴端卿的學(xué)生。他告訴記者:“裴院長(cháng)首先是一個(gè)很開(kāi)放、寬容的人,當有不同意見(jiàn)的時(shí)候,他總是安靜地聽(tīng)你講完,再來(lái)討論。團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(huì )互相討論交流?!?/span>
在這個(gè)團隊中,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(shuō),“當時(shí)待遇很一般,他也沒(méi)有挑剔。半年之后,我建議他調整方向,開(kāi)展干細胞研究,可以說(shuō)是我從頭到尾帶他入門(mén),他很聰明好學(xué)?!?/span>
投身干細胞領(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?,他也非常熱愛(ài)中國,已經(jīng)生活了十年。他最近告訴我,至少未來(lái)五年還會(huì )在中國?!迸岫饲浔硎?。
潘光錦說(shuō):“整個(gè)團隊就是在干細胞研究的大方向下成長(cháng)起來(lái)的,我們還培養起來(lái)了新生力量,未來(lái)的延續性會(huì )非常好,我們會(huì )一直堅持下去?!?/span>
“我國干細胞臨床治療時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始?!迸岫饲湔f(shuō),“干細胞是一門(mén)新學(xué)科,未知的太多,我們未來(lái)還會(huì )加強干細胞的基礎理論探索,并逐步推進(jìn)肝臟系統、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)
附件下載: