廣州生物院揭示干細胞分化新機制

發布時間：2017-05-04 11:12 原文鏈接：廣州生物院揭示干細胞分化新機制

　　國際學術期刊《自然-通訊》（Nature Communications）5月3日在線發表中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿和舒曉東團隊關于調控人胚胎干細胞向肝系細胞分化的機理研究。該成果為多能干細胞分化提供細胞生物學的機理，為解決干細胞在再生醫學運用中打開一扇新門窗。與此同時，在統一體細胞重編程與干細胞分化這兩個看似相反過程的機理研究中邁出一大步，促進細胞命運調控理論體系的建立。

　　如何大量獲得具有特定功能的細胞如神經元、肝臟細胞及胰腺β細胞等是當前再生醫學研究的重要課題之一，因為它們是細胞移植及體外人類器官構建的基礎。科研人員結合體細胞重編程、定向分化或是轉分化技術現在已經能夠獲得多種功能性細胞，但是，不同方法誘導效率不一，所獲得的產物細胞的體內安全性、有效性不易評估。

　　早在2010年，裴端卿團隊在研究中發現，細胞“逆轉”過程是由間充質細胞狀態轉變到上皮細胞狀態來驅動的，該過程被稱為“MET”。隨后，科研人員通過優化轉化因子導入的順序，發現在間充質轉變到上皮細胞狀態前還存在一個“上皮向間充質細胞”狀態轉換過程（該過程被稱為“EMT”），并證明這樣的多次轉換有利于提高重編程效率。這一發現與中國傳統陰陽太極理念較一致，科研人員進一步推論，間充質細胞狀態與上皮細胞狀態之間的多次相互轉換機理具有一定的普遍性，可能在其它類型的細胞命運轉換過程中也有重要作用。為此，課題組對體細胞重編程的逆過程——多能干細胞的定向分化過程，進行了系統分析，重點評估EMT/MET過程在肝系分化過程中的作用。

　　成熟肝臟細胞是典型的上皮細胞，可由其同屬上皮細胞的人胚胎干細胞通過體外定向分化而獲得。在上述研究中，科研人員發現這兩種上皮細胞之間的命運轉換需要經過一個間充質狀態的中間階段。在胚胎干細胞分化為定型內胚層階段發生了EMT過程，而隨后進一步的肝系分化成熟過程伴隨著MET過程。

　　科研人員運用單細胞分析、CRISPR/Cas9介導的基因修飾等技術，初步闡明了調控上述細胞命運轉換的分子機制：Activin A誘導人胚胎干細胞分泌EMT的誘導信號TGF-β，后者激活EMT轉錄因子SNAI1，從而激活胚胎干細胞的肝系分化過程。

　　EMT/MET調控重編程及分化過程中細胞命運轉換的發現，為獲得特定的功能性細胞提供了一個理論性框架，有望通過對EMT/MET過程的分析和調控，高效、同步地獲得特定功能的細胞，同時，降低分化程度不足導致的潛在安全隱患（如成瘤性等），從而滿足再生醫學研究對細胞的需求。

　　該研究得到了國家自然科學基金、國家重大科學研究計劃、中科院戰略性先導科技專項及廣東省科技計劃項目等經費資助。