普通體細(xì)胞重新編碼機(jī)理揭曉

德國明斯特的馬普分子生物醫(yī)學(xué)研究所漢斯·舒勒領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組成功地利用分子機(jī)理，使實(shí)驗(yàn)鼠細(xì)胞的“復(fù)位”過程變得更加有效，如果這項(xiàng)新成果能應(yīng)用于人類，對患者自身干細(xì)胞的修復(fù)將邁出重要的一步。這項(xiàng)研究成果刊登在新一期的《細(xì)胞》雜志上。

　　一直以來，科學(xué)家已經(jīng)能通過改變正常細(xì)胞的基因或蛋白質(zhì)注射，使普通體細(xì)胞變成干細(xì)胞，但是這種方法收效很低，迄今只有萬分之一的皮膚細(xì)胞能夠重新編碼。日本科學(xué)家在4年前通過分子生物學(xué)手段，成功地使實(shí)驗(yàn)鼠的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)換成類似胚胎干細(xì)胞，這種干細(xì)胞可以構(gòu)成人體200多種其他細(xì)胞。產(chǎn)生這種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞），既不需要卵細(xì)胞，也不需要胚胎，只需要4個能進(jìn)入細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄基因：Oct4、SOX2、c-Myc和Klf4。不久后發(fā)現(xiàn)，同樣的方法應(yīng)用于人體皮膚細(xì)胞也有效。

　　從那時起，這種方法有了明顯改進(jìn)，例如科學(xué)家不依靠所謂的“基因搭載”也可以產(chǎn)生iPS細(xì)胞，4種關(guān)鍵因子現(xiàn)在已作為蛋白質(zhì)注射被應(yīng)用。然而這種方法的效果還是很低，平均1萬個普通細(xì)胞只有1個能變成iPS細(xì)胞，少數(shù)獲得的iPS細(xì)胞還必須從細(xì)胞混合物中進(jìn)行分離，整個過程至少需要3周至4周。

　　通過體細(xì)胞能更快地獲得iPS細(xì)胞，體細(xì)胞重新編碼快僅需1天時間，其效果類似克隆羊多莉通過一個體細(xì)胞移植到去核卵細(xì)胞，約半數(shù)經(jīng)過處理的細(xì)胞在3天至4天后就完成重新編碼。由于細(xì)胞加速“復(fù)位”的機(jī)理目前還不清楚，舒勒研究小組成員生物學(xué)家尼薩特·辛格猜測，卵細(xì)胞和iPS細(xì)胞都含有一個起決定作用的細(xì)胞核，它像渦輪增壓器一樣能重新啟動和加速編碼過程。為此，他們開發(fā)出了一種方法，能夠在所有細(xì)胞混合物中識別出含有蛋白質(zhì)的多功能細(xì)胞，由它來完成細(xì)胞的重新編碼。同時他們還找到一系列蛋白質(zhì)，作為染色體重塑的復(fù)合物。

　　有針對性地使一定的DNA片段開啟或關(guān)閉是一個重要機(jī)制，可以控制體細(xì)胞不同的功能，并使每個細(xì)胞適用DNA程序的變化。舒勒領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究表明，在細(xì)胞重新編碼過程中，染色體重塑復(fù)合物起著關(guān)鍵作用，其中特定的部分——蛋白質(zhì)Brg1、Baf155和Ini1可以顯著提高體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞的效率，其4.5％的產(chǎn)出率明顯高于以前的方法。但這僅僅是個開始，馬普研究人員還在試驗(yàn)其他候選蛋白質(zhì)，使這一過程更加高效和快速。