發(fā)布時間：2015-05-19來源：黃博純 供稿：干細胞所 秦寶明
cell本意是“小房間”，成體細胞猶如一個具有特定功用的房間，房間里的器具構造決定了它是居家、辦公還是商鋪；而胚胎干細胞則更像是一個空房間，根據需要你可以把它改造做任何用途。成體細胞重編程為胚胎干細胞的過程如同把原有房間里的器具構造清空，只留下一些最基本的設施，比如水電。中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院裴端卿和秦寶明實驗組的科研人員這樣形象地闡述細胞命運變化中的細胞重塑。
5月18日，國際著名學術期刊《自然-細胞生物學》（Nature Cell Biology）在線發(fā)表了裴端卿和秦寶明實驗組的研究成果“自噬和雷帕霉素靶蛋白復合物I（mTORC1）調控體細胞重編程的隨機階段”（Autophagy and mTORC1 regulate the stochastic phase of somatic cell reprogramming）。研究人員發(fā)現細胞重塑是重編程早期的必須事件，它來自重編程因子關閉mTORC1，而mTORC1關閉引發(fā)的自噬激活則阻礙重編程的發(fā)生。
2006年日本科學家Shinya Yamanaka成功建立的誘導多能干細胞（iPS細胞）技術，非常簡便地實現了成體細胞逆轉為具有多種分化潛能的類似胚胎干細胞狀態(tài)的iPS細胞，解決了一直以來極大制約人類疾病研究的取材問題，從而徹底叩開了再生醫(yī)學的大門。經過短短6年時間，2012年Yamanaka獲得了諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。然而該技術距離大規(guī)模應用依然在兩個主要方面——質量和安全性——存在問題，深入認識這一技術背后的科學本質是克服這些問題的前提。過去幾年來的研究主要集中在細胞核內的基因表達調控上，而對細胞質中發(fā)生了哪些轉變則了解甚少。有研究發(fā)現自噬——細胞在饑餓等脅迫條件下主動降解自身細胞質組分的過程——通過降解線粒體在重編程早期發(fā)揮關鍵作用。
裴端卿和秦寶明實驗組的研究發(fā)現，在重編程早期的隨機階段自噬被強烈激活，這來自兩方面的共同作用：一方面重編程因子直接激活自噬相關基因表達，另一方面重編程因子通過關閉mTORC1間接激活自噬。出乎意料的是，自噬的激活對重編程非但不是必須，反而起阻礙作用。重編程在自噬缺失的細胞中不僅效率更高，而且獲得的iPS細胞具有正常的多能性。研究人員進一步發(fā)現，自噬與細胞重塑無關，實際上mTORC1的關閉是細胞重塑發(fā)生的關鍵原因，其持續(xù)開啟則阻斷細胞重塑、線粒體代謝轉變以及重編程的發(fā)生。這一研究不僅闡明了重編程中細胞重塑的關鍵作用和調節(jié)機制，而且由于自噬和mTORC1與干細胞、發(fā)育和疾病密切相關，該成果也將拓展人們對相關代謝疾?。ㄈ缣悄虿?、神經退行性疾病以及癌癥）中細胞重塑如何影響細胞命運的認識，為尋找新的治療手段提供有力依據。
該研究成果由裴端卿和秦寶明實驗組與香港大學、深圳大學和香港中文大學等多個單位合作共同完成，得到了來自中國科學院、國家科技部、國家自然科學基金委以及廣州市等多方面的經費支持。
文章鏈接：http://www.nature.com/ncb/journal/vaop/ncurrent/full/ncb3172.html
圖：重編程因子如何調節(jié)自噬和mTORC1以及后兩者如何影響體細胞重編程。圖片摘自http://www.nature.com/ncb/
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