我科学家打开细胞“返老还童”大门

今日零时,国际著名学术期刊《自然·细胞生物学》在线发表了中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿和陈捷凯实验组的重要研究成果“原癌基因c-Jun抑制重编程”。该研究从体细胞阶段的因子出发,发现癌基因c-Jun与干细胞多能性完全不相容,这改写了癌基因与诱导多能干细胞(ips)的关系;并发现c-Jun抑制因子不仅促进重编程,还可以替代Yamanaka(山中伸弥)因子中最为核心的Oct4,在这一发现基础上结合研究组多年以来在重编程机理上的研究结果,他们组建了一套不包Yamanaka因子的全新iPS细胞诱导因子,这提供了一条实现体细胞向多能干细胞诱导的全新途径。

我们人体内的细胞是已经失去多能性的并且高度功能化的体细胞,而胚胎干细胞具有发育出人体所有细胞的潜能,被称为多能干细胞。如何让失去多能性的体细胞恢复多能性,是生命研究的经典科学问题。2006年,日本科学家山中伸弥用四个调控多能性的转录因子将小鼠成纤维细胞诱导为多能干细胞(iPS),并因此获得了2012诺贝尔生理医学奖。

是否还有其他途径来实现体细胞向多能干细胞诱导?中国科学院广州生物医药与健康研究院的科学家们用他们最新的工作给了这个问题一个肯定的答案。

“重编程因子及后续发现的因子都基于一个思路:寻找与干细胞多能性相关的因子,我们决定改变这一思路,在体细胞中寻找具有反作用的因子。”通过这一新思路,研究人员发现c-Jun这一著名的癌基因与干细胞多能性存在不兼容性,于是萌发通过c-Jun抑制因子促进重编程的想法。

实验组发现,著名癌基因c-Jun恰好具备着这样的特性:它只在体细胞表达、在胚胎干细胞不表达。而在胚胎干细胞中强制表达c-Jun时,干细胞会失去多能性并迅速分化。进一步研究发现c-Jun能完全阻止山中伸弥因子将体细胞“返老还童”的重编程能力,从而揭示c-Jun与多能性是对抗关系,提示体细胞广泛存在的c-Jun是一个体细胞状态的保卫者,也是一个通向多能性的关键关口。

干细胞曾肩负大量质疑,因为干细胞具有与癌细胞类似的无限增殖的潜能,加上癌症干细胞的发现,使人怀疑干细胞是否具有和癌细胞一样的特征。我国科学家的新发现——c-Jun的增加完全抑制了iPS细胞的产生,说明癌基因并不是iPS形成的关键,反而可以成为死对头,该成果改写了癌基因与ips的关系。

在对c-Jun重新认识的基础上,实验组整合过去一系列工作的成果,找到一条全新的ips编程方法。新的重编程方法需要用到六个因子,其中有三个因子是不可替代的核心因子,均是通过实验室一系列长期工作的发现所积累起来的。