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從細胞到起點如何最快破世界紀錄

【科技前沿】

我科學家在生命創造研究領域取得突破性進展——

生命的起點細胞竟能這樣誕生

光明日報記者 鄧晖 光明日報通訊員 王曉霞

拔下一把毫毛，丢在口中嚼碎，吹一口仙氣，說一聲“變”，就能瞬間蹦出兩三百個小猴子和孫悟空一起痛打妖怪——《西遊記》中，将對“再生”的無盡憧憬寄托在字裡行間。如今，伴随一代代科學家孜孜不倦地求索，憧憬正在走向現實。

記者從清華大學獲悉，該校藥學院丁勝團隊以哺乳動物小鼠為主要研究對象，首次發現全能幹細胞的體外定向誘導及其穩定培養的“神奇藥水”。在未來，像小說中孫悟空身上的毫毛，動物身上的血液、皮膚等任何一處體細胞，都能通過重新編程為多能幹細胞，進而“用藥”後成為能夠獨立形成生命的全能幹細胞。該研究标志着全新的生命創造研究領域開啟。

6月21日，丁勝團隊的研究成果——《采用小分子雞尾酒組合誘導小鼠全能幹細胞》在國際學術期刊《自然》雜志上發表。

生命全新起點的發現

衆所周知，生命的起點是一個細胞。無論是血液、大腦或肝髒細胞，都可以追溯回這個單細胞胚胎或受精卵。在自然界中，精子和卵子結合産生受精卵，受精卵會分裂形成新細胞，新細胞繼續分裂并逐漸特化，即産生組織器官的特異性和功能，這一過程不可逆轉。一旦單細胞胚胎分裂并達到二細胞胚胎階段，細胞将很快失去産生生命個體以及分化形成所有胚内和胚外細胞類型的能力。

從克隆技術到再生醫學，如何找到除自然胚胎孕育之外的其他途徑來創造或複原生命，一直是生命科學領域追求的一個目标。它吸引着一代代科學家投入其中，相關的重大成果更是數次獲得諾貝爾獎的青睐。例如，2006年，日本科學家山中伸彌帶領團隊發明了誘導表皮細胞使之變身為多能幹細胞的方法，并因此獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫學獎。然而，除全能幹細胞，沒有任何其他幹細胞有可能獨立形成生命。如何讓多能幹細胞再升級，是生命科學領域待突破的新問題。

丁勝研究團隊介紹，他們發現了一種全新的藥物組合，能夠特異地誘導出一類具備轉變為完整有機體潛能的全能幹細胞。這一創新的替代路徑——從更成熟的細胞，而不是利用生殖細胞（精子和卵子）獲取生命最早的起始細胞，具有廣泛的意義。

同時，研究人員能夠在實驗室中保持誘導所産生細胞的全能性（即一個或一類細胞具有發育成胚内和胚外組織的所有分化細胞，并進而形成一個有機體的能力），為後續研究提供一個穩定的系統來揭開生命創造的神秘面紗。這一系統非常重要，因為它将使許多關于生命起源的科學研究成為可能。例如，科學家可以使用這個系統來深入理解和操控全能幹細胞，以更好地理解生命開始時高度協調的過程。

“特定的細胞必須在特定的時間和位置出現，生命才會形成。”丁勝表示，“沒有合适的工具就無法深入研究這一問題。從這個角度來說，這一研究發現邁出了探索生命起源的重要一步，并為該領域後續的研究奠定了堅實的基礎并帶來了巨大的機遇。”

深入理解并掌握全能幹細胞意義深遠

生命何時、何地、在什麼條件下、從哪裡來？這是人類亘古不變的求索。從2015年開始，研究生命起點的問題，是丁勝團隊的目标。

丁勝團隊将研究重點聚焦在三個方面：無須生殖細胞參與、解決多能幹細胞在什麼條件下可以逆轉為具有獨立産生生命個體能力的全能幹細胞、逆轉後的全能幹細胞可穩定培養且能自我複制。

“逆轉包含兩層含義，表面看上去是細胞年齡的‘返老還童’，本質上是細胞‘命運的轉折’，即能否重返全能幹細胞階段，從而具備産生獨立生命個體的潛能。”丁勝表示。

2015年以來，丁勝結合自己20多年通過化合物調節幹細胞的研究經驗，帶領團隊在自己實驗室找尋小鼠多能幹細胞向全能幹細胞逆轉的“神奇藥水組合”。6年間，團隊選擇并篩選了數千個小分子組合。通過多輪分析，發現并最終确定了三種小分子的組合，可以将小鼠多能幹細胞誘導成具有全能特性的細胞，并将這種分子組合稱為TAW雞尾酒藥物組合。

研究團隊詳細核實确認了TAW誘導後的細胞，包括它們的全能性和非多能性。這些細胞在所有的轉錄組、表觀組和代謝組水平上都通過了嚴格的分子測試标準。

為進一步證明TAW細胞具有真正的全能性，研究團隊在體外測試了它們的分化潛力，并将其注射到小鼠早期胚胎中以觀察其體内的分化潛力。他們發現，這些細胞不僅在培養皿中表現出真正的全能幹細胞的特點，而且在體内還分化成胚内和胚外譜系。

此外，研究人員在特殊培養條件下培養由TAW雞尾酒藥物組合誘導的全能幹細胞時，新生細胞也顯示出類似的全能特性。這一觀察結果表明，TAW誘導的細胞在實驗室環境中可以保持全能性，從而建立一個穩定的系統。

丁勝表示，深入理解并掌握全能幹細胞的意義深遠：“例如，它為再次創造個體生命甚至加速不同物種的進化創造了可能。作為科學家，我們會專注于推動科學發現，并為未來的研究者提供科學研究與社會倫理層面決策的知識與工具。科學極限的突破或可推動公共政策的改革，合理調整科學研究與社會倫理的平衡，讓科學能有更多探索空間，為人類的發展拓寬邊界。”

（光明日報北京6月22日電）

《光明日報》（ 2022年06月23日08版）

來源： 光明網-《光明日報》