将体细胞诱导成为多能干细胞,再将多能干细胞定向分化成需要的体细胞,进而培育成组织器官,将为重大疾病治疗带来福音。中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究员、潘光锦研究员、陈捷凯研究员、郑辉研究员、王涛研究员等完成的《EMT-MET的细胞命运调控》项目,揭示了细胞命运转换的奥妙,在2018年国家科学技术奖励大会上获国家自然科学奖二等奖。

▌破解细胞“变身”奥秘

诱导多能干细胞可以帮助人类了解细胞“变身”的奥秘,为科学界提供了一个窥探生命本质的窗口。多能干细胞还可以用于再生新的组织和器官,为疾病治疗和再生医学提供“种子”细胞来源。早年有日本科学家、2012年诺贝尔生理或医学奖获得者山中伸弥利用病毒载体进行基因运送,具有潜在的致癌隐患,对于以后的临床应用有较大风险。

为了将体细胞诱导为多能干细胞,各国科学家不断地开辟新方法。随后科学家们利用化学小分子替代山中伸弥因子诱导出了多能干细胞,但存在步骤多、时间长、效率低、机理不清楚等缺点。

在中国科学院“干细胞与再生医学研究”战略性先导科技专项等的支持下,裴端卿领导的研究团队以体细胞重编程、干细胞分化及细胞转分化为模型,利用发现的细胞命运转换规律指导技术实践,取得了以下成果:

  • 揭示MET是体细胞重编程的起始机制,并基于EMT/MET偶联的重要作用优化MET理论为EMET理论;
  • 发现多种表观遗传学修饰通过影响MET调控细胞命运转换;
  • 利用团队提出的EMET理论指导体细胞重编程、干细胞分化和细胞转分化新技术体系的建立。

该项目在Cell系列、Nature系列等期刊上发表代表性论文8篇,SCI他引1237次,包括被诺贝尔奖获得者山中伸弥等领域内著名科学家在Cell、Nature、Science 杂志的数十次正面引用;1项成果入选“2010年国内十大科技新闻”;1篇Cell Stem Cell论文入选封面文章;3篇论文被杂志配发专题评论。项目成果得到国内外自然科学界的广泛认可,具有重大科学价值,为干细胞与再生医学的基础和应用研究奠定坚实基础。

广州科学家破解细胞“变身”奥妙,获国家自然科学奖二等奖-肽度TIMEDOO
本次获奖的部分课题组成员

▌“魔法药水”改变细胞命运

“EMT-MET的细胞命运调控”理论有何重要意义,可以指导哪些具体应用?广州日报全媒体记者采访到课题组成员、中科院广州生物院陈捷凯研究员。

“围绕干细胞开展的再生医学存在两大难题,一是如何将人类体细胞转化为干细胞,二是如何将干细胞再定向分化为特定体细胞,用于疾病治疗。比如,围绕干细胞开展的老年痴呆等退行性疾病研究,需要先将尿液细胞等体细胞转化为干细胞,再将干细胞定向转化为神经干细胞。‘EMT-MET的细胞命运调控’理论正是为了解决这两个问题。”陈捷凯解释。

据介绍,利用该理论,课题组已经在诱导多能干细胞等领域建立起技术体系。比如,2018年,裴端卿研究员领衔的研究团队开发了简单、高效、标准化制备干细胞的方法,为诱导多能干细胞的研究和优化制备途径提供了全新的解决方案。该方案只需要给细胞用两种不同的培养条件依次培养,便可以将体细胞“返老还童”到干细胞的状态。这一方法比之前的方案简单、高效,所需的初始细胞量少。

更重要的是,利用该理论,还可以实现多种体细胞类型的转变,包括在诱导出体外极难培养的肝细胞。由于没有引入外源基因,该方法操作简便、诱导过程条件均匀、所有成分明确、标准化,将为干细胞应用提供安全、高效的制备方法,具有广阔市场应用前景。

来源:广州日报