自2006年,日本京都大學教授山中伸彌報道四個轉錄因子Oct4/Sox2/Klf4/c-Myc可將體細胞重編程為多能幹細胞以來,此項技術因創造性地避開免疫排斥和倫理爭議問題而備受關注,開創了細胞生物學的新篇章。近年來研究表明,誘導多能幹細胞在細胞治療、組織器官修複、疾病模型、藥物篩選、精準醫療等領域都有廣闊的應用前景。

　　為了解開細胞“變身”的秘密和推進臨床應用,科學家開發出不同的重編程體係。原來真核細胞將基因組DNA與組蛋白進行不同層次的折疊組裝成染色質,染色質的關閉或開放狀態與細胞命運決定相關的精密信息的讀取密切相關。研究團隊發現,體細胞重編程過程中染色質狀態變化遵循一定的規律。

　　正是遵循重編程過程中染色質動態變化規律,從開和關的角度出發,結合基因表達譜分析,裴端卿領銜的科研團隊開發出由7個因子(7F)組成的新型高效重編程因子混合劑,可快速將小鼠成纖維細胞重編程為iPS細胞。此混合劑是由5個由轉錄因子Sall4、Esrrb、Nanog、Glsi1、Jdp2以及兩個表觀修飾因子Kdm2b和Mkk6組成。

　　裴端卿指出,利用此體係,可將傳統OKSM重編程效率從小於0.1%提高到10%左右;在速率上,隻需要重編程4天,即可獲得能夠生出嵌合小鼠以及生殖係傳遞小鼠的iPS細胞。如果把重編程過程比作是信息通訊,7F的誕生無疑是將原有的“4G”推向了“5G”快速通道。與Yamanaka因子不同,7F選擇特異的“通道”將體細胞推向iPSC終點,在此過程中,重編程因子之間相互配合,調控相應位點開放和關閉。

　　該研究揭示了遵循染色質動態變化規律而設計的重編程因子組合在決定iPSCs的特性上扮演重要角色,它有利於快速獲得高質量iPSCs,為進一步揭示重編程機製提供更多選擇。同時,短期快速獲得高質量iPSCs可以縮短細胞治療過程,加速推進幹細胞與再生醫學走向臨床。

　　此外,這種因子的篩選理念可幫助科學家針對性地設計轉錄因子組合用於改變染色質結構,結合小分子化合物,更易操控細胞命運決定。