中国破译细胞“返老还童”密码

中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿。(新华社)

破译细胞返老还童过程

广州科学家透过研究干细胞诱导过程，发现细胞在发生"返老还童"时，染色质的"开─关"状态恰似二维码一样记录了这个过程的大量信息。其概念应用价值可望有助于修复衰老损伤器官组织，发掘出癌细胞早期变化特征，或使癌症能及时诊治。

科技日报报导，此项研究由中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿课题组领导，成果于近日发表在国际权威期刊《细胞·干细胞》上。

裴端卿指出，DNA含有生物个体的所有遗传信息，但这些信息如何被阅读出来，是目前生命科学面临问题。"成纤维细胞在导入诱导因子后，会启动一套奇妙的未知程序，将体细胞『返老还童』到受精后约3.5天的状态。"

"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说。

他们透过使用ATAC-seq技术去读取染色质"开—关"状态的"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，且"二维码"在整个干细胞诱导过程中一直在变化。

报导指出，裴端卿说，团队透过检测细胞命运转变过程中染色质开关的动态变化模式，发现细胞"返老还童"过程伴随着大规模染色质结构重排，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；在染色质结构重排的进程中，发现Sap30作为一个重编程过程被激活的重要因子，会透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。

这部分研究结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。

"这种二进制密码对应的信息，在所有细胞变化过程中都普遍存在，可能包含人体的发育和一些病理过程。"裴端卿表示，如能发掘出正常细胞在向癌细胞转变早期的染色质变化特征，癌症也许能得到及时的诊断和防治。而在发育层面上，阐明不同功能细胞发育过程的CO/OC逻辑，将极大地推进干细胞领域的发展，有助于在体外获得具备修复衰老损伤器官组织的功能细胞，实现更广泛的组织再生和器官再造。