干細胞領域：Nature重磅發文，首次實現化學小分子誘導多潛能干細胞
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多潛能干細胞具有無限增殖的特性和分化成生物體所有功能細胞類型的能力，使其在細胞治療、藥物篩選和疾病模型等領域具有廣泛的應用價值，尤其在再生醫學領域中發揮著關鍵的作用。如何使高度分化的成體細胞重獲類似胚胎發育早期的多潛能狀態，一直是干細胞與再生醫學領域研究的重點內容之一。
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2022年4月13日，北京大學鄧宏魁教授及其團隊在頂級期刊Nature上發表題為“Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells”研究論文。首次在國際上報道了使用化學小分子誘導人成體細胞轉變為多潛能干細胞這一突破性研究成果，運用化學小分子重編程細胞命運（化學重編程），是繼“細胞核移植”和“轉錄因子表達”之后的新一代的，由我國自主研發的人多潛能干細胞制備技術，為我國干細胞和再生醫學領域的發展解決了底層技術上的卡脖子問題。
文章截圖
本次研究的最大的突破是在人成體細胞中首次通過化學小分子轉化成了多能干細胞，開創了一種全新的體細胞重編程體系。
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研究團隊篩選和組合了大量的小分子化合物，最后發現人成體細胞在特定化合物的誘導下，發生了類似去分化的現象，獲得具有一定可塑性的中間狀態。也就表明，通過一系列化學刺激，研究團隊成功誘導出了人CiPS細胞。
為了摸清人體細胞化學重編程的軌跡，研究團隊開展了精確到單細胞層面的分析，并確定重編程過程中的三個連續關鍵階段：第一階段：激活去分化與再生相關基因。此階段中，體細胞關聯程序被下調，而多種參與胚胎發育、細胞增殖的基因被明顯上調，且激活了這些特定基因的轉錄過程，細胞表觀遺傳修飾呈現與去分化、再生基因激活相關的整體低甲基化狀態。第二階段：XEN（原始內胚層）程序激活。該階段內高度表達與原始內胚層（XEN）相關的基因與轉錄因子，并在末期由XEN樣狀態轉變為多能細胞狀態。第三階段：建立細胞多能網絡。細胞高度表達多能干細胞的標志物，此類干細胞在適宜條件誘導下，具有無限增殖的能力。研究團隊針對每一個階段的發育的終點與核心調控途徑，篩選得到不同的化合物組合來對細胞的重編程進行精細的調控。
研究中，研究人員確定了JNK信號通路是化學重編程過程中的主要障礙，抑制JNK信號通路對通過抑制炎癥信號誘導細胞可塑性和再生相關程序的必要性。在三個階段中，核心的調控通路為JNK通路，JNK信號通路在神經元變性和穩態方面發揮重要作用，是再生醫學研究的潛在靶點。
研究發現了關鍵化學小分子：CHIR-99021、616452及TTNPB顯著影響了再生基因LIN28A激活，抑制體細胞程序下調，而JNK-IN-8可恢復細胞可塑性特征。這些調控內源性細胞途徑和表觀遺傳靶點的小分子，通過化學協同作用，成功將人類體細胞從緊密鎖定的分化狀態中釋放出來。
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圖片來源于文章
在再生醫學領域，純化學誘導的方法，無疑使iPSC應用前景更為廣闊，既能突破日本**的技術封鎖，又能推進成體細胞誘導分化為多能干細胞的底層技術發展，大大提高我國在干細胞和再生醫學領域的國際競爭力，同時為細胞治療領域提供更為廣闊的思路。
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