中國科學家首次破譯細胞“返老還童”二維碼

生命科學中是否存在類似支付二維碼一樣的二進制規律密碼？中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿課題組通過研究幹細胞誘導過程，發現細胞在發生“返老還童”時，染色質的“開—關”狀態恰似二維碼一樣記錄了這個過程的大量信息。通過破譯這些“二維碼”的內在含義，他們闡述了幹細胞誘導過程的變化機制。該研究成果於近日發表在《細胞·幹細胞》上。

葉青/科技日報

成纖維細胞在導入誘導因子後，會啓動一套奇妙的未知程序，將體細胞返老還童到受精後約3.5天的狀態。這種將體細胞誘導為多能幹細胞是探索細胞命運轉變機理的理想體系。過去10年來，全世界的科學家都在研究此奇妙過程，但在深層機制研究中並沒有抽象出具有普遍性邏輯或者規律。

“形象地説，DNA就像一本百科全書，每個細胞都攜帶着能形成個體的所有信息，但在某個特定階段，只能翻開這本書裏面的一部分。我們的工作就是記錄從體細胞到多能幹細胞過程中，打開這本書的方式，以及研究是什麼‘手’在翻書。”論文第一作者李東偉博士説。他們通過使用ATAC-seq技術去讀取染色質“開—關”狀態的“二維碼”，發現在多能性獲得和細胞命運轉變過程中染色質結構具備由從開放到關閉（OC）和關閉到開放（CO）間的二元變化規律，且“二維碼”在整個幹細胞誘導過程中一直在變化。

裴端卿介紹，研究團隊通過檢測細胞命運轉變過程中染色質開關的動態變化模式，發現細胞“返老還童“過程伴隨着大規模染色質結構重排，首先會關閉體細胞特異性位點，同時逐漸打開多能性相關位點；在染色質結構重排的進程中，發現Sap30作為一個重編程過程被激活的重要因子，會通過促進去乙酰化修飾來抑制體細胞關鍵轉錄因子，進而促進細胞命運向多能性方向轉變。這部分研究結果首次揭示了體細胞重編程過程中染色質結構動態變化的規律，併為理解體細胞重編和其他相關細胞命運轉變提供了新的參考理論模型。

（原標題 我科學家破譯細胞“返老還童”二維碼）