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跳过染色体构象的龙门

发布时间:2021-01-11 16:28:31 阅读: 来源:建筑模板厂家

跳过染色体构象的“龙门”

作为2012年度诺贝尔生理学与医学奖获奖成果之一,诱导多功能干细胞(iPSC)逐渐进入大众视野,而在国内的生物医学界,其研究则始于2007年。近日,上海交通大学医学院附属第九人民医院张赫博士及其科研团队与美国斯坦福大学医学院联合攻关发现了诱导多功能干细胞形成过程中的一个关键“路障”——细胞内的染色体构象,成为了阻挡无数“鲤鱼”化“龙”的那道“龙门”。   巧合的是,此次中美科学家想到了一起。美国哈佛大学和南加州大学的两个研究组于同一时间发现这一现象,相关论文与第九人民医院的研究成果已共同刊登在国际干细胞权威杂志《细胞干细胞》上。    从体细胞到iPSC,需“神形兼备”   2006年,获得2012年诺贝尔奖的日本科学家山中伸弥首次利用病毒载体将四个转录因子转入成熟的体细胞中,使其重新编程,从而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——诱导多功能干细胞,这种干细胞可以转变为任何类型的细胞。现在,诱导多功能干细胞已可应用到人类身上,有助于疾病治疗与研究。   然而,在1万个接受了转录因子的体细胞中,只有1个能成功转化为多功能干细胞。张赫打了个比方,“就好像一万条鲤鱼,最后只有一条能变成龙。”而他的工作,就是找出何以“鲤鱼”变“龙”的概率如此之低的原因。   通过近5年时间,张赫发现:体细胞仅有4个转录因子,还不足以形成多功能干细胞,另一个关键在于SMC1蛋白介导的染色体三维内环构象。若用张赫的比喻来解释,成为多功能干细胞的必要条件之一是“转录因子”,就像要成为“龙”,这条鱼首先必须是“鲤鱼”,但这还不够,这条“鲤鱼”同时还得有跳过染色体构象这个“龙门”的能力。   染色体构象描绘的是染色体自身结构的变化。那么在细胞内部,染色体结构究竟发生了怎样的变化呢?张赫介绍,这就好似将原本相距很远的两根电线拉在一起系了个结,蛋白质SMC1这只“手”将两个不同区域的染色体连结到一块儿,从而触动了细胞内源性多能基因变化的“开关”。若能找到更多触动“开关”的“手”,则将大大推进多功能干细胞形成研究,从而推动包括“人造器官”在内的临床医学的发展。    结合不同领域,研究突破靠“想法”   何以九院眼科团队的研究能在热门的干细胞领域成功获得突破?张赫认为,关键在于其研究巧妙地结合了目前生物医学的两大热点:干细胞和表观遗传学。   在实验方法上,张赫开辟了一个新方向。不像其他实验者,他没有通过利用化学小分子,或是基因组合去诱导,而是从染色体构象的角度来考虑多功能干细胞的形成问题,最终发现这个在干细胞领域内的难题,其实是源于一个表观遗传学的障碍。   张赫告诉记者,实验中的偶然发现启发了他。在他前往美国斯坦福大学时,他所在的实验室正在进行染色体构象研究,实验室在另一个基因上发现,染色体构象的变化导致了基因的改变。这令他开始考虑是否能将染色体构象用到多功能干细胞的研究上去,结果得到了出乎意料的成果。“研究做了将近5年,花的钱不算多,关键是想法。”他说。   这个“方法学”上的突破不仅对多功能干细胞的研究有益,还可在其他医学研究领域继续延伸,提供新思路。例如可用类似的方法研究肿瘤干细胞如何形成,从而找到诱发因子,理解疾病更深层次的机理。研究团队下一步的目标和精力将会集中在眼肿瘤中多功能干细胞的研究上。   虽然除了染色体构象的改变外,多功能干细胞的形成尚有许多未知原因,但就九院眼科团队此次的研究成果而言,染色体构象“龙门”的发现将提高诱导多功能干细胞的转化效率,降低转化成本,在多功能干细胞“漫漫”的临床应用之路上迈出了不小的一步。   本报见习记者黄纯一

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