研究发现体细胞逆转为干细胞的“开关”

　　体细胞逆转为干细胞的过程，犹如公路上行驶的汽车，体细胞经历“红灯”到“黄灯”，此时科研人员需要控制特定的“开关”，“黄灯”才会转变为“绿灯”，成为真正的干细胞。中国科学院广州生物医药与健康研究院西班牙裔研究员米格尔·埃斯特班（Miguel A. Esteban ）实验组的科研人员如是生动地阐述细胞命运变化的过程。

　　10月10日，国际学术期刊《细胞-干细胞》（Cell Stem Cell）在线发表了米格尔实验组的最新成果：Transcriptional Pause Release Is a Rate-Limiting Step in Somatic Cell Reprogramming。该实验组研究发现体细胞逆转为干细胞的“开关”，即细胞里的RNA聚合酶 II ，其在干细胞特异性基因的表达上处于“暂停”的状态，导致逆转效率很低。科研人员可以在体细胞重编程调控RNA聚合酶II的活性，提高其逆转效率。

　　2006年日本科学家发现了诱导多能干细胞技术，揭示了成熟的体细胞可以被逆转为具有各种发育潜能的干细胞。由于在细胞治疗和器官移植方面具有巨大的应用潜能，并且克服了胚胎干细胞带来的伦理问题，该技术获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖，也受到人们的广泛关注。以前大量研究发现，在重编程过程中，外源导入的干细胞特异性的基因会在体细胞内引起广泛的染色质重塑，引起整个体细胞表观组的重编程，进一步影响RNA 聚合酶II 在不同基因上的转录模式，最终导致体细胞特异性基因的沉默和多能性网络的激活。但是，RNA 聚合酶II在重编程过程中如何被调控并未被阐述清楚。米格尔实验组通过比较体细胞、重编程过程中的细胞、干细胞这三种细胞中RNA聚合酶 II的分布，试图研究基因表达模式在重编程过程中的变化。

　　米格尔实验组的研究发现，在体细胞发生逆转过程中，RNA聚合酶 II在多能性基因上处于“暂停”的状态，导致逆转效率很低。实验组通过分子水平上调节磷酸化RNA聚合酶 II的激酶的活性，促进“暂停”到“延伸”状态的转变，能显著提高体细胞重编程的效率。这一研究揭示了体细胞重编程的一种全新的机制，有助于人们更好地理解细胞命运如何发生变化，同时也推进了诱导多能干细胞在治疗重大疾病如帕金森、心血管疾病等方面的应用研究。

　　该研究成果由米格尔实验组与深圳华大基因研究院、香港中文大学、香港大学、德国汉诺威大学、英国伯明翰大学等多个单位合作共同完成。该研究得到了中国科学院、国家科技部、国家自然科学基金委和广州市的经费支持。

图：RNA聚合酶II转录延伸是体细胞重编程的限速步骤。