發(fā)布時間:2018-02-05來源:來源:中國科學報
對于生命,人類總是充滿了無限想象和期待。干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞,在疾病治療和再生醫(yī)學領(lǐng)域具有廣闊應用前景。
為了解開生命科學的密碼,找到干細胞的秘密,世界各國科學家都在干細胞研究的漫漫征程中不斷探索。而在中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院(以下簡稱中科院廣州生物院),有著這樣一個團隊——干細胞多能性與重編程機理研究集體,他們數(shù)十年耕耘在干細胞研究領(lǐng)域,逐步讓“返老還童”的美好愿望成為現(xiàn)實。
也正是因為團隊在干細胞領(lǐng)域研究的貢獻,他們獲得了2017年度中國科學院杰出科技成就獎。中科院廣州生物院院長、研究員裴端卿對《中國科學報》記者說:“我們的研究主要解決了細胞命運重新編程時,中間經(jīng)過的關(guān)鍵性步驟,揭示了其中的基本規(guī)律,有助于解決退行性疾病和機體損傷細胞治療的基本問題。”
數(shù)年耕耘 從維生素C和尿液中解碼
2006年,日本科學家山中伸彌(2012年諾貝爾獎獲得者)發(fā)明誘導多能干細胞(iPS)技術(shù),開啟了多利羊以后干細胞研究的一個新時代。彼時,在國內(nèi)還缺乏發(fā)達國家研究干細胞的基本條件例如山中所用的轉(zhuǎn)基因篩選小鼠的情況下,裴端卿帶領(lǐng)團隊率先創(chuàng)建了無抗性選擇的體細胞重編程系統(tǒng),發(fā)表了我國第一篇iPS誘導文章。
細胞的“重編程”,是將已經(jīng)分化的成體細胞“返老還童”,誘導到相當于受精卵發(fā)育到囊胚時的多能狀態(tài)。但是,剛剛起步的重編程研究充滿了理論與實踐的挑戰(zhàn)。
為了解決誘導效率低、周期長的實踐問題,裴端卿提出了“體細胞重編程是由轉(zhuǎn)錄因子在細胞核內(nèi)啟動(內(nèi)因),但細胞外培養(yǎng)條件(外因)決定誘導效率和周期”的假說。
中科院廣州生物院團隊在此基本假說與前期多能性背景研究基礎(chǔ)上,通過多次反復嘗試,發(fā)現(xiàn)并證明了維生素C能將體細胞重編程效率大大提高。2009年12月,這項成果在線發(fā)表在《細胞—干細胞》雜志上,并選為2010年首期封面文章。
團隊對維生素C的這種神奇效果非常感興趣。在后續(xù)的研究中,中科院廣州生物院研究員陳捷凱等發(fā)現(xiàn)維生素C是通過“修改DNA和組蛋白上的化學修飾”參與細胞重編程,兩項成果刊登于《自然—遺傳學》,引發(fā)了對維生素C生理功能的新探索。
中科院廣州生物院副院長、研究員潘光錦告訴記者,細胞大體可以分為兩類,一種是“比較圓和緊密的”上皮細胞,不是很容易活動;另一種是“比較細長且遷移能力很強”的間充質(zhì)細胞。干細胞具有上皮細胞特征,皮膚細胞屬于間充質(zhì)細胞。
裴端卿團隊的另外一個突破是發(fā)現(xiàn)體細胞重編程過程中,如果使用間充質(zhì)細胞作為起始細胞,誘導成為多能干細胞時,必須經(jīng)歷一個間充質(zhì)細胞向上皮細胞轉(zhuǎn)換的規(guī)律。該團隊提出并證明成體纖維細胞通過間充質(zhì)—上皮相互轉(zhuǎn)化(MET)過程,來啟動誘導程序的理論。該項成果再次刊登于《細胞—干細胞》上,并被該雜志評為6篇年度最佳論文之一。
正是在這些研究的基礎(chǔ)上,團隊發(fā)現(xiàn)了尿液的神奇作用。裴端卿說:“我們一直在尋找好的起始細胞,發(fā)現(xiàn)人尿液含有上皮細胞,并能高效誘導為多能干細胞,同時還可以直接誘導為神經(jīng)干細胞,為神經(jīng)類疾病的治療提供了新途徑。”
這項成果被《自然》官網(wǎng)作為頭條新聞并配發(fā)文章專門點評,同時也列入2012年中科院對社會發(fā)布的重大科技成果產(chǎn)出之一。
隨著研究的深入,團隊從體細胞階段的因子出發(fā),開發(fā)了一套新的不包含山中伸彌因子的全新重編程因子組合。這套誘導系統(tǒng)可能代表了一條不同的重編程路徑,這對于研究重編程的機理提供了嶄新的思路和模型。
團隊自建立以來,以第一作者/通訊作者發(fā)表SCI論文92篇,其中在《自然—遺傳學》《細胞—干細胞》等權(quán)威雜志發(fā)表10篇原創(chuàng)學術(shù)論文、3篇評述論文,8篇代表性論文他引1218次。
突破困境 挑戰(zhàn)未知領(lǐng)域
2002年,對37歲的裴端卿來說是一次深刻的轉(zhuǎn)折。他放棄了自己在美國多年積累并擅長的金屬蛋白酶與腫瘤轉(zhuǎn)移領(lǐng)域,回到清華大學,白手起家,投入了干細胞研究領(lǐng)域。
潘光錦是裴端卿的第一個博士生。他說:“1998年國際上才開始關(guān)注干細胞領(lǐng)域,當時國內(nèi)涉足的人非常少?!?/span>
“剛開始經(jīng)費非常非常緊張,當時只有一個為期3年、20萬元經(jīng)費的項目。我們需要很多進口試劑和儀器,如果從國外購買,算下來匯率是1:10?!迸斯忮\回憶起當時的情景,“為了節(jié)省經(jīng)費,裴院長坐飛機時經(jīng)常從美國帶一些試劑回來?!?/span>
拓荒者的路途總是充滿艱辛,裴端卿和團隊懷著“一定要堅持做下去”的決心,跨過了硬件設(shè)備短缺、經(jīng)費不足等困難,很快在干細胞多能性維持研究方面發(fā)表了自己的觀念與研究論文,為該團隊后期工作奠定了堅實基礎(chǔ)。
2004年7月,裴端卿參與中科院廣州生物院的籌備工作,他在清華大學的團隊成員秦寶明跟隨他一起南下廣州。就這樣,他開始了再創(chuàng)業(yè),先后籌建了中國科學院再生生物學重點實驗室、廣東省干細胞與再生醫(yī)學重點實驗室,同時干細胞研究也開始在中國迅速發(fā)展。
如今,團隊已成功舉辦20多期iPS技術(shù)培訓班,共培訓了國內(nèi)外包括北京大學、香港大學、新加坡國立心臟研究中心、奧地利維也納大學等170多家單位300余名研究工作者,積極推進iPS研究在國內(nèi)外的推廣與應用。
與此同時,團隊成立廣州干細胞與再生醫(yī)學技術(shù)聯(lián)盟,包括中山大學、香港大學、香港中文大學等16家單位。
裴端卿說:“現(xiàn)在國際同行很羨慕我們,也表達了很強的合作愿望。最近我們不僅與德國馬普學會建立了在中國的第一個馬普中心,與其兩個研究所在再生生物醫(yī)學領(lǐng)域開展深度合作,也在探討與劍橋大學干細胞研究所共同建設(shè)聯(lián)合研究中心?!?/span>
團結(jié)協(xié)作 打造干細胞研究“國家隊”
在采訪中,記者聽到最多的一句話是“我們是一個團結(jié)、包容的團隊”。裴端卿說:“團隊成員之間的相互包容、相互合作,對我們來說非常重要。”
陳捷凱是裴端卿的學生。他告訴記者:“裴院長首先是一個很開放、寬容的人,當有不同意見的時候,他總是安靜地聽你講完,再來討論。團隊成員各有自己做事的風格,也有獨立的學術(shù)思想,但大家總是會互相討論交流?!?/span>
在這個團隊中,有一位“老外”米格爾,他是第一位非華裔的國家重大研究計劃“973”首席科學家。
“他之前在英國帝國理工大學做腫瘤方面的博士后,一次機緣巧合,他產(chǎn)生了到中國做科研的念頭?!迸岫饲湔f,“當時待遇很一般,他也沒有挑剔。半年之后,我建議他調(diào)整方向,開展干細胞研究,可以說是我從頭到尾帶他入門,他很聰明好學?!?/span>
投身干細胞領(lǐng)域后,米格爾取得了諸多重大的科研突破?!八麑ψ约旱难芯抗ぷ骶哂懈叨葻崆?,他也非常熱愛中國,已經(jīng)生活了十年。他最近告訴我,至少未來五年還會在中國。”裴端卿表示。
潘光錦說:“整個團隊就是在干細胞研究的大方向下成長起來的,我們還培養(yǎng)起來了新生力量,未來的延續(xù)性會非常好,我們會一直堅持下去?!?/span>
“我國干細胞臨床治療時代已經(jīng)開始?!迸岫饲湔f,“干細胞是一門新學科,未知的太多,我們未來還會加強干細胞的基礎(chǔ)理論探索,并逐步推進肝臟系統(tǒng)、眼科治療的臨床治療研究?!?/span>
《中國科學報》 (2018-02-05 第5版 創(chuàng)新周刊)
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