【科技前沿】

　　我科學家在生命創(chuàng)造研究領域取得突破性進展——

　　生命的起點細胞竟能這樣誕生

　　光明日報記者 鄧暉光明日報通訊員 王曉霞

　　拔下一把毫毛，丟在口中嚼碎，吹一口仙氣，說一聲“變”，就能瞬間蹦出兩三百個小猴子和孫悟空一起痛打妖怪——《西游記》中，將對“再生”的無盡憧憬寄托在字里行間。如今，伴隨一代代科學家孜孜不倦地求索，憧憬正在走向現(xiàn)實。

　　記者從清華大學獲悉，該校藥學院丁勝團隊以哺乳動物小鼠為主要研究對象，首次發(fā)現(xiàn)全能干細胞的體外定向誘導及其穩(wěn)定培養(yǎng)的“神奇藥水”。在未來，像小說中孫悟空身上的毫毛，動物身上的血液、皮膚等任何一處體細胞，都能通過重新編程為多能干細胞，進而“用藥”后成為能夠獨立形成生命的全能干細胞。該研究標志著全新的生命創(chuàng)造研究領域開啟。

　　6月21日，丁勝團隊的研究成果——《采用小分子雞尾酒組合誘導小鼠全能干細胞》在國際學術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表。

　　生命全新起點的發(fā)現(xiàn)

　　眾所周知，生命的起點是一個細胞。無論是血液、大腦或肝臟細胞，都可以追溯回這個單細胞胚胎或受精卵。在自然界中，精子和卵子結(jié)合產(chǎn)生受精卵，受精卵會分裂形成新細胞，新細胞繼續(xù)分裂并逐漸特化，即產(chǎn)生組織器官的特異性和功能，這一過程不可逆轉(zhuǎn)。一旦單細胞胚胎分裂并達到二細胞胚胎階段，細胞將很快失去產(chǎn)生生命個體以及分化形成所有胚內(nèi)和胚外細胞類型的能力。

　　從克隆技術(shù)到再生醫(yī)學，如何找到除自然胚胎孕育之外的其他途徑來創(chuàng)造或復原生命，一直是生命科學領域追求的一個目標。它吸引著一代代科學家投入其中，相關(guān)的重大成果更是數(shù)次獲得諾貝爾獎的青睞。例如，2006年，日本科學家山中伸彌帶領團隊發(fā)明了誘導表皮細胞使之變身為多能干細胞的方法，并因此獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。然而，除全能干細胞，沒有任何其他干細胞有可能獨立形成生命。如何讓多能干細胞再升級，是生命科學領域待突破的新問題。

　　丁勝研究團隊介紹，他們發(fā)現(xiàn)了一種全新的藥物組合，能夠特異地誘導出一類具備轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾袡C體潛能的全能干細胞。這一創(chuàng)新的替代路徑——從更成熟的細胞，而不是利用生殖細胞（精子和卵子）獲取生命最早的起始細胞，具有廣泛的意義。

　　同時，研究人員能夠在實驗室中保持誘導所產(chǎn)生細胞的全能性（即一個或一類細胞具有發(fā)育成胚內(nèi)和胚外組織的所有分化細胞，并進而形成一個有機體的能力），為后續(xù)研究提供一個穩(wěn)定的系統(tǒng)來揭開生命創(chuàng)造的神秘面紗。這一系統(tǒng)非常重要，因為它將使許多關(guān)于生命起源的科學研究成為可能。例如，科學家可以使用這個系統(tǒng)來深入理解和操控全能干細胞，以更好地理解生命開始時高度協(xié)調(diào)的過程。

　　“特定的細胞必須在特定的時間和位置出現(xiàn)，生命才會形成?！倍俦硎?，“沒有合適的工具就無法深入研究這一問題。從這個角度來說，這一研究發(fā)現(xiàn)邁出了探索生命起源的重要一步，并為該領域后續(xù)的研究奠定了堅實的基礎并帶來了巨大的機遇?！?/p>

　　深入理解并掌握全能干細胞意義深遠

　　生命何時、何地、在什么條件下、從哪里來？這是人類亙古不變的求索。從2015年開始，研究生命起點的問題，是丁勝團隊的目標。

　　丁勝團隊將研究重點聚焦在三個方面：無須生殖細胞參與、解決多能干細胞在什么條件下可以逆轉(zhuǎn)為具有獨立產(chǎn)生生命個體能力的全能干細胞、逆轉(zhuǎn)后的全能干細胞可穩(wěn)定培養(yǎng)且能自我復制。

　　“逆轉(zhuǎn)包含兩層含義，表面看上去是細胞年齡的‘返老還童’，本質(zhì)上是細胞‘命運的轉(zhuǎn)折’，即能否重返全能干細胞階段，從而具備產(chǎn)生獨立生命個體的潛能。”丁勝表示。

　　2015年以來，丁勝結(jié)合自己20多年通過化合物調(diào)節(jié)干細胞的研究經(jīng)驗，帶領團隊在自己實驗室找尋小鼠多能干細胞向全能干細胞逆轉(zhuǎn)的“神奇藥水組合”。6年間，團隊選擇并篩選了數(shù)千個小分子組合。通過多輪分析，發(fā)現(xiàn)并最終確定了三種小分子的組合，可以將小鼠多能干細胞誘導成具有全能特性的細胞，并將這種分子組合稱為TAW雞尾酒藥物組合。

　　研究團隊詳細核實確認了TAW誘導后的細胞，包括它們的全能性和非多能性。這些細胞在所有的轉(zhuǎn)錄組、表觀組和代謝組水平上都通過了嚴格的分子測試標準。

　　為進一步證明TAW細胞具有真正的全能性，研究團隊在體外測試了它們的分化潛力，并將其注射到小鼠早期胚胎中以觀察其體內(nèi)的分化潛力。他們發(fā)現(xiàn)，這些細胞不僅在培養(yǎng)皿中表現(xiàn)出真正的全能干細胞的特點，而且在體內(nèi)還分化成胚內(nèi)和胚外譜系。

　　此外，研究人員在特殊培養(yǎng)條件下培養(yǎng)由TAW雞尾酒藥物組合誘導的全能干細胞時，新生細胞也顯示出類似的全能特性。這一觀察結(jié)果表明，TAW誘導的細胞在實驗室環(huán)境中可以保持全能性，從而建立一個穩(wěn)定的系統(tǒng)。

　　丁勝表示，深入理解并掌握全能干細胞的意義深遠：“例如，它為再次創(chuàng)造個體生命甚至加速不同物種的進化創(chuàng)造了可能。作為科學家，我們會專注于推動科學發(fā)現(xiàn)，并為未來的研究者提供科學研究與社會倫理層面決策的知識與工具?？茖W極限的突破或可推動公共政策的改革，合理調(diào)整科學研究與社會倫理的平衡，讓科學能有更多探索空間，為人類的發(fā)展拓寬邊界。”

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