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中國破譯細胞「返老還童」密碼。 高淑芬/攝影
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廣州科學家透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。其概念應用價值可望有助於修復衰老損傷器官組織,發掘出癌細胞早期變化特徵,或使癌症能及時診治。

科技日報報導,此項研究由中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院裴端卿課題組領導,成果於近日發表在國際權威期刊《細胞·幹細胞》上。



裴端卿指出,DNA含有生物個體的所有遺傳信息,但這些信息如何被閱讀出來,是目前生命科學面臨問題。「成纖維細胞在導入誘導因子後,會啟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。」

「形象地說,DNA就像一本百科全書,每個細胞都攜帶著能形成個體的所有信息,但在某個特定階段,只能翻開這本書裡面的一部分。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說。

他們透過使用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。

報導指出,裴端卿說,團隊透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」過程伴隨著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,會透過促進去乙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,並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。

「這種二進制密碼對應的信息,在所有細胞變化過程中都普遍存在,可能包含人體的發育和一些病理過程。」裴端卿表示,如能發掘出正常細胞在向癌細胞轉變早期的染色質變化特徵,癌症也許能得到及時的診斷和防治。而在發育層面上,闡明不同功能細胞發育過程的CO/OC邏輯,將極大地推進幹細胞領域的發展,有助於在體外獲得具備修復衰老損傷器官組織的功能細胞,實現更廣泛的組織再生和器官再造。
中國破譯細胞「返老還童」密碼。 許予/製表
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