细胞重编程的隐藏密码被破解

本报北京4月20日电(记者晋浩天)如果把人体细胞比作一间功能固定的房间,那么细胞重编程就是一次精密的“魔法改造”——让它脱胎换骨,变成能分化出各种组织器官的“种子细胞”。然而,一个困扰学界多年的问题始终悬而未决:大名鼎鼎的关键肿瘤抑制因子p53,究竟是重编程的“绊脚石”还是“守护者”?北京大学邓宏魁院士团队日前给出答案:p53在化学重编程中发挥核心保护作用,它不是“绊脚石”,而是“守护者”!

故事要从2006年说起。日本科学家山中伸弥利用病毒载体,将四个转录因子导入成体细胞,成功制造出诱导多能干细胞(iPS细胞),并获得了诺贝尔奖。不过,这些转录因子也存在缺陷:它与人体内的p53相互“打架”。2008年,邓宏魁团队发现,抑制p53能大幅提高iPS重编程效率——这一结果被《自然》杂志五项独立研究证实。但问题随之而来:p53本是保护基因组稳定性的“守门人”,抑制它虽然能提高重编程效率,却可能会增加潜在的肿瘤风险。这就像为了跑得更快,却主动拆掉了刹车。

自然界给出了另一条思路。蝾螈断肢再生、鹿角每年脱落再生长,这些生理重塑过程中,p53不但没捣乱,反而通过精妙的时空调控,确保细胞增殖和去分化有序进行。这让科学家们意识到:p53与细胞重编程未必是死对头,关键看用什么方式“驾驶”。

2013年起,邓宏魁团队另辟蹊径,利用化学重编程技术,仅用化学小分子组合,将体细胞一步步“浸泡”成多能干细胞——这就是化学诱导多能干细胞(CiPS细胞)。2022年,他们成功实现了人的CiPS细胞诱导。而在最新研究中,团队发现了一个令人意外的结果:在化学重编程中,p53不再是障碍,而是一位不可或缺的“守护者”。

实验数据显示,如果抑制p53活性,CiPS细胞诱导效率会急剧下降。这与iPS重编程中“抑制p53提高效率”的经典结论正好相反。“更妙的是,化学重编程还能主动‘清理门户’:iPS重编程会富集p53缺陷的异常细胞,而化学重编程却能通过p53依赖途径有效清除这些细胞,有利于CiPS细胞的基因组稳定性。”团队成员孙仕成说。

正是这种创新研究路径,为化学重编程带来了天然的安全屏障。团队成员成林介绍,相比转录因子强制驱动的“改造”,化学重编程更像一场循序渐进的“温和引导”,细胞会经历一个类似低等动物组织再生的可塑性中间态。同时,化学小分子以简便可控的方式灵活操纵细胞命运,易于干细胞的大规模制备与标准化生产。2024年,基于这项技术制备的人胰岛移植,已经成功让部分1型糖尿病患者摆脱了每日胰岛素注射的困扰,体现了该技术的临床应用前景。

“可以说,p53依赖的化学重编程策略,为安全、可控地调控细胞命运提供了全新路径。该研究丰富了细胞命运调控的理论认知,将助力再生医学领域的推进,有望在细胞治疗、体内再生与延缓衰老等研究领域展现广阔应用价值。”孙仕成说。

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