Cell：體細胞重編程分子線路圖

　　由麻省總醫院、哈佛干細胞研究所的研究人員領導的一個國際研究小組，在新研究中繪制出了體細胞重編程為誘導多能干(iPS)細胞的分子線路圖，相關論文發表在12月21日的《細胞》(Cell)雜志上。

　　人類胚胎干(ES)細胞具有在體外大量增殖和分化為多種細胞的潛能，可為再生醫學的替代療法提供充足的細胞來源。然而受到科學、倫理和監管問題的限制，使得ES細胞無法成為廣泛的治療移植材料。

　　2006年，日本京都大學山中伸彌(Shinya Yamanaka)團隊通過向人體皮膚成纖維細胞中植入4個經過重新編碼的基因Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4 ，將成纖維細胞重新編程變成了全能性的類胚胎干細胞。他們將這種重編程細胞命名為iPS細胞。iPS細胞和ES細胞功能類似，且具有超越ES細胞的優勢，iPS細胞可以由體細胞生成，從而繞開了ES細胞研究一直面臨的倫理和法律等諸多障礙。今年10月，山中伸彌因在這一突破性的技術而獲得了諾貝爾生理 /醫學獎。

　　盡管這一技術使得成體細胞“返老返童”為干細胞變為可能，并顯示出廣闊的醫學應用前景。世界各地各種iPS細胞研究開展的熱火朝天，然而將其真正應用于臨床卻并不容易。科學人員長期受困于iPS細胞誘導效率低下、速度慢、組成復雜等障礙。對于體細胞重編程過程的具體細節至今仍知之甚少。

　　在這篇文章中，研究人員通過全基因組分析檢測了預備轉變為iPS細胞的中間前體細胞。研究人員證實誘導多能性過程引起了兩次轉錄波，第一波是由c- Myc/Klf4驅動，第二波是由Oct4/Sox2/Klf4驅動。難以發生重編程的細胞激活了第一波，但卻無法啟動第二轉錄波，提高4個因子的表達則可以解決這一問題。此外，研究人員發現在第一波后逐漸形成了一些雙價基因(Bivalent genes)，而在第二波后細胞獲得穩定的多能性之時細胞才發生DNA甲基化改變。通過這一綜合性的分析，研究人員還確定了在重編程過程中充當路障的基因，以及細胞進一步富集從而使之更易于形成iPSCs的表面標記物。

　　這些研究數據為我們提供了關于細胞重編程固有分子事件的特征、順序及分子機制的詳細的見解。這些認識對于提高重編程的效率，及其未來的治療應用具有非常重要的意義。