如何又快又好地誘導多能干細胞，最近有了新方法。

科研人員們開發(fā)了一套“魔法藥水”，用它依次為細胞“洗澡”，便可又快又好地實現(xiàn)多種體細胞類型的“返老還童”。

日前，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員裴端卿領銜的研究團隊經過5年攻關，揭示了化學方法制備干細胞的科學原理，為誘導多能干細胞的研究和優(yōu)化制備途徑提供了全新的科學視角和解決方案。相關成果發(fā)表在國際干細胞權威雜志CellStemCell（細胞·干細胞）上。

以干細胞為“種子”，培育出可替換自身病變或衰老的器官組織，使細胞水平的“返老還童”在實驗室里成為現(xiàn)實，關鍵的技術就是制備干細胞。

那么什么是干細胞？簡而言之，干細胞就是一類會“變”的細胞。首先，它有自我更新能力，可以在動物胚胎和組織中一直分裂并保持原本的未分化狀態(tài)。其次，它具有分化的能力，也就是“變”的能力，在不同的培養(yǎng)條件下，它可以變成不同種類、具有不同功能的細胞。再次，它是一類在細胞發(fā)育過程中處于較原始階段的、尚未充分分化的、尚不成熟的細胞。

總之，干細胞“神通廣大”，可以用于醫(yī)學和基礎研究的很多個領域。不過目前離現(xiàn)實最近的還是再生醫(yī)學，就是以干細胞為“種子”，培育出器官組織等，來替換被損傷的、自身病變或衰老的器官組織。

那么，如何才能在實驗室里獲得干細胞呢？科學家可通過體外分離培養(yǎng)的方式得到干細胞。通過采用導入外源基因的方法使體細胞去分化為多能干細胞，對于這類干細胞我們稱之為誘導多能干細胞。

2007年，日本科學家山中伸彌所在的團隊發(fā)明了誘導表皮細胞使之變身為多能干細胞的方法。此方法誘導出的干細胞可轉變?yōu)樾募『蜕窠浖毎?，為研究治療多種心血管絕癥提供了巨大助力。這一方法被業(yè)界稱為“山中伸彌方法”，其研究成果免除了使用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約，因此在全世界被廣泛應用。山中伸彌團隊也憑此獲得了2012年的諾貝爾生理或醫(yī)學獎。

然而，“山中伸彌方法”還是存在缺陷，它是利用病毒載體進行基因運送，具有致癌隱患，對于以后的臨床應用有較大風險。后期，又有科學家利用化學小分子替代山中伸彌因子誘導出了多能干細胞，但存在步驟多、時間長、效率低、機理不清楚等缺點。

裴端卿研究員領銜的科研團隊經過多年攻關，開發(fā)出一套高效、簡單的化學小分子誘導多能干細胞的方法，即化合物誘導干細胞多能性。

裴端卿說：“這個方案只需要給細胞用兩種不同的‘藥水’依次‘洗澡’，便可以將體細胞‘返老還童’到胚胎干細胞的狀態(tài)。這一方法比之前的方案簡單、高效，所需的初始細胞量少。更重要的是，可以實現(xiàn)多種體細胞類型‘返老還童’，包括在體外極難培養(yǎng)的肝細胞。”

那么這些神奇的“魔法藥水”是如何將成體細胞誘導到胚胎發(fā)育早期的多能干細胞狀態(tài)的呢？

研究發(fā)現(xiàn)，細胞的命運是受細胞核內部的“信息中樞”染色質的狀態(tài)控制。細胞染色質的開放（1）與關閉（0）狀態(tài)總和，構成了決定細胞命運狀態(tài)。這種情況就猶如計算機二進制的‘密碼串’，進而將細胞‘鎖’在了特定狀態(tài)。

科研團隊進一步研究發(fā)現(xiàn)，在成體細胞的開放染色質位點周圍，由AP-1及ETS等轉錄因子家族成員看守著，而在胚胎干細胞中，則由OCT，SOX和KLF等轉錄因子家族成員看守。細胞的“返老還童”也就是成體細胞特異的染色質由開放到關閉，而干細胞特異的染色質則由關閉到開放的更替過程。

裴端卿說：“這項研究正是采用藥物來精細地調節(jié)細胞染色質‘密碼串’上的密碼狀態(tài)，首先采用一組藥物將體細胞命運狀態(tài)‘解鎖’，進而采用另一組藥物將細胞命運驅動到多能干細胞狀態(tài)，進而實現(xiàn)了細胞命運的‘返老還童’。”

有趣的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)了藥物驅動細胞“返老還童”的青春期，即藥物先驅動細胞返回到由GATA和FOX轉錄因子家族成員看守的細胞染色質中間態(tài)，然后再進一步返回到類似胚胎發(fā)育早期的多能干細胞態(tài)。該發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)了藥物驅動細胞“返老還童”在“解鎖”程序設計上的特殊性和精巧性，為藥物誘導細胞命運轉變的應用研究提供了理論指導。

由于沒有引入外源基因，裴端卿團隊的化合物誘導干細胞多能性方法操作簡便、誘導過程條件均勻、標準化，將為干細胞應用提供安全、高效的制備干細胞的方法，具有廣闊應用市場。與此同時，為開辟藥物誘導細胞命運轉變提供了新方向，將極大推動干細胞及再生醫(yī)學的發(fā)展，服務于我國的醫(yī)療與衛(wèi)生事業(yè)。

中科院上海藥物研究所研究員、國家新藥篩選中心副主任謝欣表示，該研究方法與常規(guī)的誘導方法有顯著區(qū)別，是一個全新的機制。且該研究極大提高了誘導的效率，使化學誘導有望成為誘導多能干細胞的常規(guī)方法。更為重要的是，這個研究使我國在化合物誘導多能干細胞領域處于世界領先的地位。

“未來可以根據所需干細胞類型，設計特定藥水，有目的性誘導出各種干細胞。”裴端卿說，這只是一個開始，現(xiàn)正在進一步研究如何大幅縮短細胞“浸泡”時間，提高效率。