2018-04-10 02:30:53新京报
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中科院科学家首次发现“返老还童”密码

2018-04-10 02:30:53新京报

寻找实现“返老还童”的途径,几乎贯穿整个人类历史。当代生物学研究者的实验室里,这一梦想或将成为现实。中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员裴端卿及其团队,经过5年时间,研究通过化学方式,诱导细胞回到年轻状态的方法。实验中,通过制备“魔法药水”,给实验细胞“洗澡”,改变其化学结构,就能控制细胞命运转变方向。生物学界认为,裴端卿的研究虽仍在实验阶段,但具有重要的现实意义。目前,相关研究成果论文已经在国际细胞学核心期刊发表。


裴端卿课题组科研团队合影。本组图片/受访者供图

  通过技术手段将各种细胞逆转回到类似于干细胞状态,应用前景广泛;相关成果已发表

  寻找实现“返老还童”的途径,几乎贯穿整个人类历史。当代生物学研究者的实验室里,这一梦想或将成为现实。

  中国科学院广州生物医药与健康研究院(下称中科院广州生物院)研究院裴端卿及其团队,经过5年时间,研究通过化学方式,诱导细胞回到年轻状态的方法。实验中,通过制备“魔法药水”,给实验细胞“洗澡”,改变其化学结构,就能控制细胞命运转变方向。

  生物学界认为,裴端卿的研究虽仍在实验阶段,但具有重要的现实意义。目前,相关研究成果论文已经在国际细胞学核心期刊发表。

  技术手段逆回至干细胞状态

  在中科院广州生物院的研究团队看来,要寻找实现“返老还童”,首先需要明确人类衰老的原因,以及内在原理。

  根据裴端卿的说法,人体所有的细胞,都是由干细胞发育而来。目前的研究认为,人体的生理性衰老,是由包括干细胞衰退、DNA退化、衰老基因活跃等综合影响的结果。

  由于干细胞具有无限增殖和多向分化能力,充满生机和可塑性,在裴端卿团队看来,干细胞无异于“初生的婴儿”。在此基础上,如果能够将各种细胞,通过技术手段逆转回到类似于干细胞的状态,变成“诱导多能干细胞(iPS cell)”,则可实现生理上的“返老还童”。

  裴端卿介绍,除此之外,诱导多能干细胞,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。

  实际上,在此之前,国际生物学界曾在这条道路上进行探索。2012年诺贝尔生理医学奖得主,日本生物学家山中伸弥,曾于2006年带领研究团队,发现诱导小鼠细胞“变身”为胚胎干细胞的方法。

  中科院广州生物院介绍,山中伸弥的方法,是通过病毒载体将4个基因导入小鼠的成体细胞,进而使之转变为胚胎干细胞。此方法得到的干细胞,可以避免免疫排斥问题,用以制备自体来源的各种组织和器官,被业界称为“山中伸弥方法”,导入的4个基因,则被称为“山中伸弥因子”。

  不过,“山中伸弥方法”利用病毒载体进行基因运送,具有潜在致癌隐患,临床应用或有风险。此后,学界利用化学小分子替代“山中伸弥因子”,但依然存在步骤多、时间长、效率低、机理不清楚等缺点。

  通过“魔法药水”给细胞“洗澡”

  面对“山中伸弥方法”的不足,在前人研究基础上,2013年起,中科院广州生物院裴端卿团队,开始尝试新的解决方法。

  裴端卿介绍,成体细胞之所以无法回到干细胞状态,是因为被转录因子锁住,如果没有密码,则无法前行。例如,开放染色质位点周围有AP-1及ETS等转录因子守住;在胚胎干细胞中,则有OCT,SOX和KLF 等转录因子守住。

  “实际上,细胞的‘返老还童’,就是开放到关闭,关闭再到开放的更替过程。”裴端卿说,通过进一步对单个小分子药物“解锁”密码的机制进行研究,团队成员发现,关键小分子Brdu,可以直接作用于DNA结构本身,进而调节染色质密码状态。

  “Brdu是一个简单的核苷类似物,可以推动细胞命运的逆转,为开发更加高效、简单地用于细胞‘返老还童’的小分子提供突破口。”裴端卿说。

  这不是裴端卿及其团队第一次发现这样的“关键小分子”。早在2009年,裴端卿实验室证实维生素C可提高细胞命运逆转效率,从原来的万分之一提高到10%,从而抵抗衰老。这一实验成果被选为封面文章,刊登在《Cell stem cell》杂志,这是来自中国的相关科研成果第一次获此殊荣。此外,裴端卿团队有关尿液转化效率的研究成果,也被Nature官网作为头条新闻,被广泛传播。

  5年的研究,裴端卿团队通过化学方法制备干细胞,为优化制备途径提出新的视角和解决方案。裴端卿说,这种化学方法,可以理解为制备一套“魔法药水”,为细胞“洗澡”。经过这一过程后,多种体细胞类型便能变成干细胞。

 

编辑:艾峥

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