發(fā)布日期：2018-01-23

將普通細(xì)胞誘導(dǎo)為干細(xì)胞的技術(shù)，至今已有了十多年的歷史。問世之后，干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)無論在基礎(chǔ)研究，還是在臨床應(yīng)用上，都取得了令人矚目的進(jìn)展。

該研究的主要負(fù)責(zé)人丁勝教授（圖片來源：Gladstone研究所）

今日，Gladstone研究所高級研究員，同時也是清華大學(xué)藥學(xué)院首任院長的丁勝教授團(tuán)隊開發(fā)出了一種創(chuàng)新的干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)。利用目前火熱的CRISPR技術(shù)，研究團(tuán)隊能“激活”細(xì)胞里的特定基因，讓細(xì)胞搖身一變，成為干細(xì)胞。這項重量級研究也刊登在了《細(xì)胞》子刊《Cell Stem Cell》上。

說到干細(xì)胞，大家都不會陌生。在人體內(nèi)，多能干細(xì)胞（pluripotent stem cells）有分化成幾乎任意類型細(xì)胞的潛力。因此，這些干細(xì)胞對新藥研發(fā)的細(xì)胞模型有很重要的意義，也是治療許多“無法治愈”的疾病的希望?？焖俜奖愕孬@得這些干細(xì)胞，自然是科學(xué)界的研究重點之一。

誘導(dǎo)干細(xì)胞的先驅(qū)山中伸彌教授（圖片來源：UCSF）

2006年，同樣是來自Gladstone研究所的高級研究員山中伸彌教授發(fā)現(xiàn)了誘導(dǎo)干細(xì)胞的關(guān)鍵——通過引入四種轉(zhuǎn)錄因子，細(xì)胞的關(guān)鍵信號通路會被“開啟”或“關(guān)閉”，讓它們重回干細(xì)胞的狀態(tài)。因為這個里程碑式的發(fā)現(xiàn)，山中伸彌教授在2012年與約翰·格登爵士同獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

在這個基礎(chǔ)之上，丁勝教授與其他學(xué)者開始探索起不使用轉(zhuǎn)錄因子，就能誘導(dǎo)出干細(xì)胞的方法。之前他們發(fā)現(xiàn)，在沒有轉(zhuǎn)錄因子的存在下，一些化學(xué)分子的組合同樣可以誘導(dǎo)出干細(xì)胞來。而今日發(fā)表的研究，則是第三項誘導(dǎo)干細(xì)胞的方法。

在本研究中，科學(xué)家們首先將目光投向了Sox2和Oct4兩個基因上。之前的研究表明，這兩個基因只在干細(xì)胞里表達(dá)，而且對干細(xì)胞的多能性至關(guān)重要。類似于轉(zhuǎn)錄因子，這些基因的產(chǎn)物能“開啟”誘導(dǎo)干細(xì)胞的相關(guān)基因，“關(guān)閉”分化成其他細(xì)胞類型的基因通路。

研究中用來激活特定基因的CRISPR系統(tǒng)（圖片來源：《Cell Stem Cell》）

近年，CRISPR技術(shù)讓科學(xué)家們找到了全新的基因調(diào)控手段。丁勝教授的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，利用CRISPR基因調(diào)控技術(shù)，我們同樣能對Sox2和Oct4兩個基因進(jìn)行激活。更令人驚喜的是，只要對基因組的一個位點（Sox2或Oct4基因）進(jìn)行“刺激”，就可以觸發(fā)一系列反應(yīng)，最終讓普通細(xì)胞變成干細(xì)胞。Gladstone研究所的新聞里提到，它對基因組的影響更精準(zhǔn)。相比之下，轉(zhuǎn)錄因子會靶向基因組里數(shù)千個潛在的位點，影響到每一個位點的表達(dá)。

該研究的圖示（圖片來源：《Cell Stem Cell》）

“這是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的一個全新方法，與之前的技術(shù)有著根本上的不同，”該研究的負(fù)責(zé)人丁勝教授說道：“在這個研究的最初，我們并沒有想到它真的能起效。我們只是想嘗試回答一個問題，看看能否僅激活基因組的一個位點，就對細(xì)胞進(jìn)行重編程?，F(xiàn)在我們知道，這是可行的！”

丁勝教授也認(rèn)為，能有多種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的方法，對于科學(xué)研究非常重要。如果科學(xué)家們在一種方法上碰壁，至少還有其他幾種方法可以嘗試。“我們的技術(shù)能帶來更簡單的多能干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)，也有望用來直接將皮膚細(xì)胞誘導(dǎo)成心臟細(xì)胞或腦細(xì)胞，”丁勝教授說道：“事實上，僅需調(diào)控一個位點，就能誘導(dǎo)干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)讓我們非常驚訝。我們希望了解背后的完整生物學(xué)機(jī)制。”

來源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯