《科学》(Science) 杂志发表北京大学邓宏魁团队
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admin
2019-10-06 23:08

  7月18日,国际学术权威杂志Science杂志(Science Express)刊登了北京大学生命科学学院邓宏魁教授和赵扬博士带领的研究团队在生命科学领域的一项革命性的研究成果——用小分子化合物诱导体细胞重编程为多潜能干细胞。该成果开辟了一条全新的实现体细胞重编程的途径,给未来应用再生医学治疗重大疾病带来了新的可能。

  在这项研究中,邓宏魁团队仅使用四个小分子化合物的组合对体细胞进行处理就可以成功地逆转其“发育时钟”,实现体细胞的“重编程”。使用这项技术,他们成功地将已经特化的小鼠成体细胞诱导成为了可以重新分化发育为各种组织器官类型的“多潜能性”细胞,并将其命名为“化学诱导的多潜能干细胞(CiPS细胞)”。

  哺乳动物细胞只有在胚胎的早期发育阶段具有分化为各种类型组织和器官的“多潜能性”,而随着生长发育成为成体细胞之后会逐渐丧失这一特性。人类一直在寻找方法让已分化的成体细胞逆转,使之重新获得类似胚胎发育早期的“多潜能性”,并将其重新定向分化成为有功能的细胞或器官,应用于治疗多种重大疾病。此前,通过借助卵母细胞进行细胞核移植或者使用导入外源基因的方法,哺乳动物体细胞被证明可以被进行“重编程”获得“多潜能性”,这两项技术共同获得了2012年诺贝尔生理医学奖。

  邓宏魁团队的研究成果则开辟了一条全新途径,仅使用小分子化合物这样一个简单的手段就能够诱导体细胞的重编程。这个新方法摆脱了以往技术手段对于卵母细胞和外源基因的依赖,避免重编程技术进一步应用所遭受的一些质疑,例如破坏胚胎或基因突变风险等。这项成果提供了更加简单和安全有效的方式来重新赋予成体细胞 “多潜能性”,是体细胞重编程技术的一个飞跃,这为未来细胞治疗及人造器官提供了理想的细胞来源。

  这项新技术让人惊奇的是,原本人们认为复杂而严密的分化发育过程竟然可以通过如此简单的方式实现逆转。为了明确化学诱导的体细胞重编程过程发生的机制,邓宏魁研究组还进一步研究了这一过程中的分子水平的路径。结果显示“化学诱导的体细胞重编程”的过程是一条有别于以往体细胞重编程方法的全新途径。更有意思的是,这条新途径的早期变化过程同低等动物再生的早期过程中所涉及的分子机制比较类似。

  此外,这项研究成果还有助于我们更好地理解细胞命运决定和细胞命运转变的机制,使得人类未来有可能通过使用小分子化合物的方法直接在体内改变细胞的命运。如果这一目标得以实现,许多难以治疗的疾病将会得到全新的解决方案,整个再生医学领域也将会发生新的变革。

  邓宏魁和赵扬是这一研究成果的共同通讯作者。邓宏魁教授是北大-清华生命科学联合中心成员。侯萍萍、李艳琴、张旭、刘纯、关景洋、郦宏刚均为该研究成果的主要作者。赵挺、叶俊青、刘康、杨炜峰、葛建、徐君和张蔷在该课题中有重要贡献。

  这只名叫“贝贝”的嵌合小鼠的出生意味着用化学方法将成体细胞重编程得到的“多潜能干细胞”具有和“胚胎干细胞”同样的分化发育的能力。

  这是一个嵌合的小鼠胚胎,几乎完全由“化学诱导的多潜能干细胞”来源的细胞(被用红色荧光标记)所构成