體細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為干細(xì)胞的過(guò)程，猶如公路上行駛的汽車(chē)，體細(xì)胞經(jīng)歷“紅燈”到“黃燈”，此時(shí)科研人員需要控制特定的“開(kāi)關(guān)”，“黃燈”才會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;綠燈”，成為真正的干細(xì)胞。中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院西班牙裔研究員米格爾·埃斯特班（Miguel A. Esteban ）實(shí)驗(yàn)組的科研人員如是生動(dòng)地闡述細(xì)胞命運(yùn)變化的過(guò)程。
10月10日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞-干細(xì)胞》（Cell Stem Cell）在線發(fā)表了米格爾實(shí)驗(yàn)組的最新成果：Transcriptional Pause Release Is a Rate-Limiting Step in Somatic Cell Reprogramming。該實(shí)驗(yàn)組研究發(fā)現(xiàn)體細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為干細(xì)胞的“開(kāi)關(guān)”，即細(xì)胞里的RNA聚合酶 II ，其在干細(xì)胞特異性基因的表達(dá)上處于“暫停”的狀態(tài)，導(dǎo)致逆轉(zhuǎn)效率很低�？蒲腥藛T可以在體細(xì)胞重編程調(diào)控RNA聚合酶II的活性，提高其逆轉(zhuǎn)效率。
2006年日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)，揭示了成熟的體細(xì)胞可以被逆轉(zhuǎn)為具有各種發(fā)育潛能的干細(xì)胞。由于在細(xì)胞治療和器官移植方面具有巨大的應(yīng)用潛能，并且克服了胚胎干細(xì)胞帶來(lái)的倫理問(wèn)題，該技術(shù)獲得了2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，也受到人們的廣泛關(guān)注。以前大量研究發(fā)現(xiàn)，在重編程過(guò)程中，外源導(dǎo)入的干細(xì)胞特異性的基因會(huì)在體細(xì)胞內(nèi)引起廣泛的染色質(zhì)重塑，引起整個(gè)體細(xì)胞表觀組的重編程，進(jìn)一步影響RNA 聚合酶II 在不同基因上的轉(zhuǎn)錄模式，最終導(dǎo)致體細(xì)胞特異性基因的沉默和多能性網(wǎng)絡(luò)的激活。但是，RNA 聚合酶II在重編程過(guò)程中如何被調(diào)控并未被闡述清楚。米格爾實(shí)驗(yàn)組通過(guò)比較體細(xì)胞、重編程過(guò)程中的細(xì)胞、干細(xì)胞這三種細(xì)胞中RNA聚合酶 II的分布，試圖研究基因表達(dá)模式在重編程過(guò)程中的變化。
米格爾實(shí)驗(yàn)組的研究發(fā)現(xiàn)，在體細(xì)胞發(fā)生逆轉(zhuǎn)過(guò)程中，RNA聚合酶 II在多能性基因上處于“暫停”的狀態(tài)，導(dǎo)致逆轉(zhuǎn)效率很低。實(shí)驗(yàn)組通過(guò)分子水平上調(diào)節(jié)磷酸化RNA聚合酶 II的激酶的活性，促進(jìn)“暫停”到“延伸”狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，能顯著提高體細(xì)胞重編程的效率。這一研究揭示了體細(xì)胞重編程的一種全新的機(jī)制，有助于人們更好地理解細(xì)胞命運(yùn)如何發(fā)生變化，同時(shí)也推進(jìn)了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在治療重大疾病如帕金森、心血管疾病等方面的應(yīng)用研究。
該研究成果由米格爾實(shí)驗(yàn)組與深圳華大基因研究院、香港中文大學(xué)、香港大學(xué)、德國(guó)漢諾威大學(xué)、英國(guó)伯明翰大學(xué)等多個(gè)單位合作共同完成。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委和廣州市的經(jīng)費(fèi)支持。
圖：RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄延伸是體細(xì)胞重編程的限速步驟。（圖片摘自www.cell.com/cell-stem-cell/）
