Nature：iPS技术，扭转细胞的命运（下）

　　

生物通报道  就像胚胎干细胞一样，iPS细胞能够无限分裂并分化形成三个胚层。不同于胚胎干细胞的是，iPS细胞曾经是分化细胞。那么它们有可能会保留作为皮肤细胞或肌肉细胞过往生命的一些遗传或细胞“记忆”吗？近期的研究表明它们确实会以DNA上表观遗传学标记的形式形成记忆。这些标记是指将甲基、乙酰基或其他的化学基团添加到DNA上，导致一些基因关闭，而另一些开启。细胞分化时它们会获得一些表观遗传学标记，而当它们去分化形成iPS细胞时则会保留其中的一些标记。

iPS细胞保留了一些记忆，是科学家们偶然发现的。来自哈佛大学的George Daley注意到相比于皮肤细胞生成的iPS细胞，利用血细胞生成的iPS细胞更容易重新分化为血细胞。Daley和其他的研究小组发现iPS细胞保留了原分化细胞的一些表观遗传学标记。那么我们如何才能控制这些标记呢？只有当这些标记去除时，科学家们才能真正地说iPS细胞与胚胎干细胞毫无差异。

将干细胞移植到患者体内包含大量的预期用途。然而对于致癌基因风险的关注让一些科学家们疑虑他们是否应该涉及iPS阶段。如果医生能在治疗中避开多能阶段，有可能风险会更小。最理想的情况就是根本上避免移除和移植细胞。利用药物来触发人体自身的细胞重新分化形成所需的细胞类型，这一切有可能吗？

这一想法一开始便看似有理。近期科学家们证明从一种分化细胞类型直接跳到另一种细胞类型是有可能的。这种被称为转分化（transdifferentiation）的技术吸引了大量的科学家对其投入研究。

2008年，哈佛大学的Qiao (Joe) Zhou 和 Douglas Melton成功将小鼠的一类胰腺细胞转变为了另一种可生成胰岛素的胰岛β细胞。在I型糖尿病患者中这些胰岛β细胞遭到破坏。在动物体内操作这一过程是有益的，因为它表明新细胞除了在实验室培养皿中也可在自然环境中形成。

除开它的医学意义，将胰腺细胞从一种类型转变为另一种类型不过是相似细胞命运间的一步小跳跃。斯坦福大学的Marius Wernig领导研究人员在2010年跨越了更大的一步，将小鼠成纤维细胞转变为了神经元细胞。然而他们生成的神经元细胞与任何一种特定的脑细胞都不完全相同，这些神经元细胞拥有混合的神经特征。在同一年，另一个研究小组成功将成纤维细胞转分化为能生成神经递质多巴胺的特殊神经元类型。多巴胺的功能包括调控运动，缺失这些神经元的人会患上帕金森氏病。

现在研究人员仍不能确定细胞能否直接从一种类型转变为另一种类型，或是否能通过低分化的阶段。然而目前还没有经过检验可靠且能重复的方法。大量的工作尚需要开展将这些细胞应用于详细的研究或医学应用中。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文部分摘要：

Stem Cells: Flexible friends. Nature Volume: 483, Pages: S22–S26 Date published: (01 March 2012) DOI: doi:10.1038/483S22a

Just like embryonic stem cells, iPS cells can divide indefinitely and differentiate into the three germ layers. Unlike embryonic stem cells, however, iPS cells used to be differentiated cells. Might they retain some genetic or cellular 'memory' of their previous life as a skin cell or a muscle cell? Recent studies suggest that they do, in the form of epigenetic markers on the DNA. These markers are methyl, acetyl and other chemical groups that attach to the DNA, turning some genes off and others on. Cells acquire epigenetic markers as they differentiate, and they maintain some of them when they dedifferentiate into iPS cells.