跳过染色体构象的“龙门”

　　

作为2012年度诺贝尔生理学与医学奖获奖成果之一，诱导多功能干细胞（iPSC）逐渐进入大众视野，而在国内的生物医学界，其研究则始于2007年。近日，上海交通大学医学院附属第九人民医院张赫博士及其科研团队与美国斯坦福大学医学院联合攻关发现了诱导多功能干细胞形成过程中的一个关键“路障”——细胞内的染色体构象，成为了阻挡无数“鲤鱼”化“龙”的那道“龙门”。

巧合的是，此次中美科学家想到了一起。美国哈佛大学和南加州大学的两个研究组于同一时间发现这一现象，相关论文与第九人民医院的研究成果已共同刊登在国际干细胞权威杂志《细胞干细胞》上。　　

从体细胞到iPSC，需“神形兼备”

2006年，获得2012年诺贝尔奖的日本科学家山中伸弥首次利用病毒载体将四个转录因子转入成熟的体细胞中，使其重新编程，从而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——诱导多功能干细胞，这种干细胞可以转变为任何类型的细胞。现在，诱导多功能干细胞已可应用到人类身上，有助于疾病治疗与研究。

然而，在1万个接受了转录因子的体细胞中，只有1个能成功转化为多功能干细胞。张赫打了个比方，“就好像一万条鲤鱼，最后只有一条能变成龙。”而他的工作，就是找出何以“鲤鱼”变“龙”的概率如此之低的原因。

通过近5年时间，张赫发现：体细胞仅有4个转录因子，还不足以形成多功能干细胞，另一个关键在于SMC1蛋白介导的染色体三维内环构象。若用张赫的比喻来解释，成为多功能干细胞的必要条件之一是“转录因子”，就像要成为“龙”，这条鱼首先必须是“鲤鱼”，但这还不够，这条“鲤鱼”同时还得有跳过染色体构象这个“龙门”的能力。

染色体构象描绘的是染色体自身结构的变化。那么在细胞内部，染色体结构究竟发生了怎样的变化呢？张赫介绍，这就好似将原本相距很远的两根电线拉在一起系了个结，蛋白质SMC1这只“手”将两个不同区域的染色体连结到一块儿，从而触动了细胞内源性多能基因变化的“开关”。若能找到更多触动“开关”的“手”，则将大大推进多功能干细胞形成研究，从而推动包括“人造器官”在内的临床医学的发展。