細胞重編程的隱藏密碼被破解
將助力再生醫學領域的推進
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如果把人體細胞比作一間功能固定的房間,那麼細胞重編程就是一次精密的“魔法改造”——讓它脫胎換骨,變成能分化出各種組織器官的“種子細胞”。然而,一個困擾學界多年的問題始終懸而未決:大名鼎鼎的關鍵腫瘤抑制因子p53,究竟是重編程的“絆腳石”還是“守護者”?北京大學鄧宏魁院士團隊日前給出答案:p53在化學重編程中發揮核心保護作用,它不是“絆腳石”,而是“守護者”!
故事要從2006年說起。日本科學家山中伸彌利用病毒載體,將四個轉錄因子導入成體細胞,成功制造出誘導多能干細胞(iPS細胞),並獲得了諾貝爾獎。不過,這些轉錄因子也存在缺陷:它與人體內的p53相互“打架”。2008年,鄧宏魁團隊發現,抑制p53能大幅提高iPS重編程效率——這一結果被《自然》雜志五項獨立研究証實。但問題隨之而來:p53本是保護基因組穩定性的“守門人”,抑制它雖然能提高重編程效率,卻可能會增加潛在的腫瘤風險。這就像為了跑得更快,卻主動拆掉了剎車。
自然界給出了另一條思路。蠑螈斷肢再生、鹿角每年脫落再生長,這些生理重塑過程中,p53不但沒搗亂,反而通過精妙的時空調控,確保細胞增殖和去分化有序進行。這讓科學家們意識到:p53與細胞重編程未必是死對頭,關鍵看用什麼方式“駕駛”。
2013年起,鄧宏魁團隊另辟蹊徑,利用化學重編程技術,僅用化學小分子組合,將體細胞一步步“浸泡”成多能干細胞——這就是化學誘導多能干細胞(CiPS細胞)。2022年,他們成功實現了人的CiPS細胞誘導。而在最新研究中,團隊發現了一個令人意外的結果:在化學重編程中,p53不再是障礙,而是一位不可或缺的“守護者”。
實驗數據顯示,如果抑制p53活性,CiPS細胞誘導效率會急劇下降。這與iPS重編程中“抑制p53提高效率”的經典結論正好相反。“更妙的是,化學重編程還能主動‘清理門戶’:iPS重編程會富集p53缺陷的異常細胞,而化學重編程卻能通過p53依賴途徑有效清除這些細胞,有利於CiPS細胞的基因組穩定性。”團隊成員孫仕成說。
正是這種創新研究路徑,為化學重編程帶來了天然的安全屏障。團隊成員成林介紹,相比轉錄因子強制驅動的“改造”,化學重編程更像一場循序漸進的“溫和引導”,細胞會經歷一個類似低等動物組織再生的可塑性中間態。同時,化學小分子以簡便可控的方式靈活操縱細胞命運,易於干細胞的大規模制備與標准化生產。2024年,基於這項技術制備的人胰島移植,已經成功讓部分1型糖尿病患者擺脫了每日胰島素注射的困擾,體現了該技術的臨床應用前景。
“可以說,p53依賴的化學重編程策略,為安全、可控地調控細胞命運提供了全新路徑。該研究豐富了細胞命運調控的理論認知,將助力再生醫學領域的推進,有望在細胞治療、體內再生與延緩衰老等研究領域展現廣闊應用價值。”孫仕成說。(記者晉浩天)
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