一直以來，已分化的體細(xì)胞被認(rèn)定為細(xì)胞發(fā)育的最終階段，并且此過程是不可逆的。但是，隨著生物科學(xué)研究的深入，細(xì)胞重編程技術(shù)打破了傳統(tǒng)的思維。目前把已經(jīng)分化明確的細(xì)胞重新逆轉(zhuǎn)為具有多能性或全能性細(xì)胞的方式，稱為細(xì)胞重編程（somatic cell reprogramming）。細(xì)胞重編程技術(shù)在人類疾病研究工作中的應(yīng)用如圖1所示。

圖1 細(xì)胞重編程技術(shù)在人類疾病研究中的應(yīng)用（圖片來源于Nature Medicine）

取自患者的體細(xì)胞被重新編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（Induced pluripotent stem cells，iPSCs）后，在體外進(jìn)行培養(yǎng)、基因改造并分化成特異性的不同組織的細(xì)胞。這些健康的細(xì)胞重新植入人體可以取代受損的器官或組織。另外，也可以用這些功能細(xì)胞建立疾病模型，用于新治療藥物的篩選和毒性測試。
 

目前，細(xì)胞重編程的方法主要包括細(xì)胞核移植、轉(zhuǎn)染特定的轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞融合等[1]。其中，細(xì)胞核移植涉及倫理問題，轉(zhuǎn)錄因子容易引起基因突變且轉(zhuǎn)換效率低都限制了臨床應(yīng)用。近年來研究人員發(fā)現(xiàn)了可以替代轉(zhuǎn)錄因子的小分子化合物對細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)，也可以使已經(jīng)分化的細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為具有多能性的細(xì)胞。

圖2 小分子化合物在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的治療策略[2]

小分子化合物是指分子量小于1000Da（尤其小于500Da），具有生物學(xué)活性的化合物。小分子化合物可以自由進(jìn)入細(xì)胞膜、容易合成、價格低廉、容易調(diào)控、生物可塑性好等優(yōu)點(diǎn)，故小分子化合物誘導(dǎo)重編程技術(shù)成為研究者們新的研究方向。目前已經(jīng)報道的小分子化合物在誘導(dǎo)細(xì)胞重編程方面的實(shí)驗(yàn)研究如表1。

表1 小分子化合物在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞領(lǐng)域的研究進(jìn)展[3]

注：Oct4;Sox2;Klf4是成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞所必須的轉(zhuǎn)錄因子。

小分子化合物重編程體細(xì)胞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，通過誘導(dǎo)可以獲得多能干細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、心肌樣細(xì)胞等，這些細(xì)胞為疾病的臨床治療帶來了曙光，但是小分子化合物重編程的效率還有待提高。此外，小分子化合物重編程的機(jī)制還需要進(jìn)一步明確。還需尋找更多小分子組合誘導(dǎo)其他類型細(xì)胞重編程。相比傳統(tǒng)的基因操作方式，化合物誘導(dǎo)細(xì)胞重編程更加方便且安全，隨著未來研究的深入，這項(xiàng)技術(shù)將在再生醫(yī)學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] ZARRABI, MORTEZA, AFZAL, et al. Manipulation of hema-ptooietic stem cell fate by small molecule compounds[J]. Stem Cells & Develop, 2018, 27 (5):184-187.

[2] XU Y, SHI Y, DING S. A chemical approach to stem-cell biology and regenerative medicine[J].Nature, 2008, 453(7193):338-344.

[3] 劉鑫洋, 秦杰琛. 小分子化合物在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 中國生物制品學(xué)雜志, 2021(011):034.