拔下一把毫毛，丟在口中嚼碎，吹一口仙氣，叫一聲“變”，就能瞬間蹦出兩三百個小猴子，和孫悟空一起痛打敵人。400多年前，對于“再生”，吳承恩在《西游記》中曾這樣遐想過。
6月22日，澎湃新聞從清華大學(xué)獲悉，伴隨一代代科學(xué)家孜孜不倦地求索，吳承恩筆下的憧憬逐漸走向現(xiàn)實。清華大學(xué)藥學(xué)院丁勝勝教授及其團隊站在前人的肩上，以哺乳動物小鼠為主要研究對象，經(jīng)過6年多攻關(guān)為再生領(lǐng)域“尋藥”，首次發(fā)現(xiàn)全能干細(xì)胞的體外定向誘導(dǎo)及其穩(wěn)定培養(yǎng)的“神奇藥水”。在未來，不止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(xì)胞，都能通過重新編程為多能干細(xì)胞，進而“用藥”后成為能夠獨立形成生命的全能干細(xì)胞。
【資料圖】
丁勝教授及其團隊該突破性研究成果——《采用小分子雞尾酒組合誘導(dǎo)小鼠全能干細(xì)胞》被國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）于北京時間2022年6月21日在線發(fā)表。該研究標(biāo)志著全新的生命創(chuàng)造研究領(lǐng)域開啟。
從締造生命的顛覆性構(gòu)想，到生命全新起點的發(fā)現(xiàn)
據(jù)研究團隊介紹，從克隆技術(shù)到再生醫(yī)學(xué)，如何找到除自然胚胎孕育之外的其他途徑來創(chuàng)造或復(fù)原生命，一直是生命科學(xué)領(lǐng)域追求的一個目標(biāo)。它吸引著代代科學(xué)家投入其中，相關(guān)的重大成果更是歷次獲得諾貝爾獎的青睞。這一生命的終極問題也推動了丁勝探究答案并取得最新突破性發(fā)現(xiàn)。
從“從培養(yǎng)箱里蹦出來一只小鼠”的科學(xué)暢想出發(fā)，丁勝教授團隊這項研究發(fā)現(xiàn)了一種全新的藥物組合，能夠特異地誘導(dǎo)出一類具備轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾袡C體潛能的全能干細(xì)胞。這一創(chuàng)新的替代路徑——從更成熟的細(xì)胞，而不是利用生殖細(xì)胞（精子和卵子）獲取生命最早的起始細(xì)胞，具有廣泛的意義。這種以非自然方式創(chuàng)造生命起點的發(fā)現(xiàn)是生物學(xué)領(lǐng)域的一個“圣杯”。
同時，研究人員能夠在實驗室中保持誘導(dǎo)所產(chǎn)生細(xì)胞的全能性（胚內(nèi)和胚外分化潛力），為后續(xù)研究提供一個穩(wěn)定的系統(tǒng)來揭開生命創(chuàng)造的神秘面紗。研究人員指出，這一系統(tǒng)非常重要，因為它將使許多關(guān)于生命起源的科學(xué)研究成為可能。例如，科學(xué)家可以使用這個系統(tǒng)來深入理解和操控全能干細(xì)胞，以更好地理解生命開始時高度協(xié)調(diào)的過程。“特定的細(xì)胞必須在特定的時間和位置出現(xiàn)，生命才會形成，”丁勝表示，“沒有合適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(fā)現(xiàn)邁出了探索生命起源的重要一步，并為該領(lǐng)域后續(xù)的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)并開拓了巨大的機遇。”
生命的起點是一個細(xì)胞。無論是血液、大腦、和肝臟細(xì)胞都可以追溯回這個單細(xì)胞胚胎或受精卵。在自然界中，精子和卵子結(jié)合產(chǎn)生受精卵，受精卵會分裂形成新細(xì)胞，新細(xì)胞繼續(xù)分裂并逐漸特化，即產(chǎn)生組織器官的特異性和功能，這一過程不可逆轉(zhuǎn)。一旦單細(xì)胞胚胎分裂并達到二細(xì)胞胚胎階段，細(xì)胞將很快失去產(chǎn)生生命個體以及分化形成所有胚內(nèi)和胚外細(xì)胞類型的能力。
“通常除全能干細(xì)胞，沒有任何其他干細(xì)胞有可能獨立形成生命。為了更好地研究和控制全能干細(xì)胞，我們建立了一個能夠誘導(dǎo)并維持這些細(xì)胞的系統(tǒng)，并采用嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來確認(rèn)全能干細(xì)胞身份。”丁勝解釋道。
20年研究，為再創(chuàng)個體生命創(chuàng)造可能
憑借20年對細(xì)胞命運的理解以及通過化合物調(diào)節(jié)干細(xì)胞的研究，丁勝帶領(lǐng)團隊選擇并篩選了數(shù)千個小分子組合。通過多輪分析，丁勝團隊發(fā)現(xiàn)并最終確定了三種小分子的組合，可以將小鼠多能干細(xì)胞誘導(dǎo)成具有全能特性的細(xì)胞。
該研究團隊稱這種分子組合為TAW雞尾酒藥物組合。“TAW中的每個字母代表一個已知的可調(diào)節(jié)特定細(xì)胞命運的分子，但直至這項研究才發(fā)現(xiàn)它們誘導(dǎo)全能干細(xì)胞的聯(lián)合作用。”丁勝表示。
研究團隊詳細(xì)核實確認(rèn)了TAW誘導(dǎo)后的細(xì)胞，包括它們的全能性和非多能性。這些細(xì)胞在所有的轉(zhuǎn)錄組、表觀組和代謝組水平上都通過了嚴(yán)格的分子測試標(biāo)準(zhǔn)。例如，研究團隊發(fā)現(xiàn)數(shù)百個關(guān)鍵基因在TAW細(xì)胞中被開啟。這些基因通常在全能干細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，并被該領(lǐng)域的其他研究學(xué)者奉為確定全能性的標(biāo)準(zhǔn)。同時，與多能干細(xì)胞相關(guān)的基因在TAW細(xì)胞中處于沉默狀態(tài)。
為進一步證明TAW細(xì)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，并將其注射到小鼠早期胚胎中以觀察其體內(nèi)的分化潛力。研究發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞不僅在培養(yǎng)皿中表現(xiàn)出具備真正的全能干細(xì)胞的特點，而且在體內(nèi)還分化成胚內(nèi)和胚外譜系。它們具備發(fā)育成胎兒和周圍卵黃囊和胎盤的潛力，這是普通全能干細(xì)胞的典型特征，而多能細(xì)胞只能發(fā)育成胎兒。
此外，研究人員在特殊培養(yǎng)條件下培養(yǎng)由TAW雞尾酒藥物組合誘導(dǎo)的全能干細(xì)胞時，新生細(xì)胞也顯示出類似的全能特性。這一觀察結(jié)果表明，TAW誘導(dǎo)的細(xì)胞在實驗室環(huán)境中可以保持全能性，從而建立一個穩(wěn)定的系統(tǒng)。
研究團隊指出，深入理解并掌握全能干細(xì)胞的意義深遠(yuǎn)，例如，它為再次創(chuàng)造個體生命甚至加速不同物種的進化創(chuàng)造了可能。丁勝表示，“作為科學(xué)家，我們會專注于推動科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并為未來的研究者奠定科學(xué)研究與社會倫理層面決策的知識與工具?？茖W(xué)極限的突破或可推動公共政策的改革，合理調(diào)整科學(xué)研究與社會倫理的平衡，讓科學(xué)能有更多探索的空間，為人類的發(fā)展拓寬邊界。”
標(biāo)簽： 清華藥學(xué)院 個體生命
