我国科学家新研究让人类离「返老还童」又进一步

摘要

首次揭示了体细胞重编程过程中染色质结构动态变化的规律。

在我们的生活中,二维码已是一种非常常见的编码方式,它利用了构成计算机内部逻辑基础的「0」「1」概念,通过与二进制相对应的、在平面上规律分布的黑白相间的图形来记录数据符号信息,并能被相应设备读取以表达信息。

但是你能想象,人体内也存在这种二进制的规律密码吗?最近,中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿课题组在《细胞·干细胞》上发表了一项研究,发现了人体内的「二维码」,并阐述了干细胞诱导过程的变化机制。

2006 年,日本科学家山中伸弥提出一套能够使得成体细胞「返老还童」到多能干细胞(iPS 细胞)的诱导因子,并凭借这项研究和英国发育生物学家约翰·戈登(John B. Gurdon)分享了 2012 年度的诺贝尔生理学或医学奖。后来,还有其他学者在国际著名学术期刊《自然·细胞生物学》上发表过找到全新的多能干细胞诱导因子的论文。

据介绍,将诱导因子导入成纤维细胞后,后者会启动一套程序,将体细胞还原到受精后约 3.5 天的状态。这就是「返老还童」。如果人类能够破解其中的逻辑或规律,将大大加深对生命的了解和控制。但是,自科学家发现诱导因子以来,人们并没有破解其中的奥秘。

裴端卿课题组在研究干细胞诱导过程时,发现染色质的「开-关」状态与二维码类似,记录了细胞发生「返老还童」时整个过程的大量信息。随后,他们破解了这些「二维码」,由此阐述了干细胞诱导过程的变化机制。在这个过程中,他们使用了 ATAC-seq 技术去读取那些「二维码」,发现在多能性获得和细胞命运转变过程中染色质结构具备由从开放到关闭(OC)和关闭到开放(CO)间的二元变化规律,并伴随着大规模的染色质结构重排(首先会关闭体细胞特异性位点,同时逐渐打开多能性相关位点),也就是说,「二维码」在整个干细胞诱导过程中一直在变化。在重排的过程中,有一个激活重编程过程的重要因子,会通过促进去乙酰化修饰来抑制体细胞关键转录因子,进而促进细胞命运向多能性方向转变。

「形象地说,DNA 就像一本百科全书,每个细胞都携带着能形成个体的所有信息,但在某个特定阶段,只能翻开这本书里面的一部分。我们的工作就是记录从体细胞到多能干细胞过程中,打开这本书的方式,以及研究是什么『手』在翻书。」论文第一作者李东伟博士说。

据裴端卿介绍,这项研究成果首次揭示了体细胞重编程过程中染色质结构动态变化的规律,并为理解体细胞重编和其他相关细胞命运转变提供了新的参考理论模型。

探究生命本质的道路并不好走,但让人心驰神往。这次研究无疑让人类在追求真理的道路上又前进了一步,也为对抗早衰等疾病提供了新的理论依据。也许有一天,人类真的能「返老还童」。

头图来源:视觉中国

责任编辑:早优夫斯基

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