再生医学网了解到,近日,一项发表在《细胞》杂志子刊《分子细胞》上的研究表明,成熟的细胞中保存了早期发育分化过程,也就是胚胎内器官或组织形成阶段中涉及到的所有基因的目录。而且,研究人员还发现,在一定条件下,细胞是可以按照目录提供的途径,回到发育之初的!
这个研发成果,对于再生医学领域来说意义重大,它意味着,患者的细胞可以被诱导回到发育的早期阶段,重新发育成熟,代替病变的或已经衰竭的器官或组织。奇点糕感觉,这莫名有一种,重新过一次人生的燃感呢。
除此之外,这也给癌症研究带来了新的希望,因为一直以来,研究人员们都认为,癌细胞能够激活早期发育过程中活跃的基因,从而帮助自己转移,这个研究可能为阻止肿瘤转移的治疗提供了新靶点。
研究人员是这样发现它们的:首先,在基因中有一段DNA序列叫做增强子,它虽然不是编码序列,但是可以激活细胞分化过程中基因的转录。从原始胚胎细胞到分化出成熟组织的每一步,都是特定的增强子和靶基因不断激活的过程。这次研究的重点,就在增强子上。
研究人员对小鼠肠上皮从胚胎阶段到发育成熟的过程进行了追踪,他们在成年小鼠的肠上皮细胞中发现了一个“增强子档案”,这些增强子在成熟的肠上皮细胞中不再活跃,甲基化程度低。与之对应的,在肠上皮发育的早期阶段,这些增强子则是相当活跃,甲基化程度高。
在发育过程中,每一步的分化需要用到哪些增强子,都已经被“记录在案”了。这颇有点像一个案件记录,我们知道了案件发生之初的情况、案件的结果和中间的关键节点,虽然不能完美地还原全部过程,但是大致上的流程是不会出错的。
核心研究人员 Ramesh A. Shivdasani
我们常常说时光不能倒流,发生的事情也不能被抹掉,不过对于成熟的细胞来说,这个法则貌似是不适用的。让细胞安全高效地重回年轻状态,这是干细胞领域的研究人员每天都在研究的,例如山中伸弥教授的诱导性多能干细胞技术,通过转入外源转录因子,让细胞发生重编程。不过,转入转录因子带来的致癌问题也一直为大家所担心。
这次的研究则为我们提供了一个新方向。研究人员发现,在细胞中,有一个名为多梳抑制复合物2(PRC2)的蛋白,是这些增强子的“开关”,它的表达抑制了增强子的活性,而扭转这一切,只需要抑制它两周的时间,根据实验结果,大多数不再活跃的增强子都可以在PRC2被抑制后的两周内恢复活跃状态。
增强子恢复活跃大约分为三批,分别在第9天、第11天和第14天,它们恢复活跃的时间上的不同主要是因为甲基化修饰类型的不同。增强子恢复活跃后,研究人员测试了它们所在的靶基因的表达,发现,有70.2%在肠道发育过程中表达,一些细胞的转录水平可以达到与发育时期相同!
不过对于细胞为什么能够保存“增强子档案”这个问题,研究人员并没有进行探索,他们猜测,可能是细胞谱系早期阶段的遗留产物,也可能是细胞自身在修复组织损伤时需要这份名单。
研究人员表示,这个研究结果可能为
再生医学开启了新的篇章,利用这种方法产生的组织或器官不存在免疫排斥的风险。