专访陈捷凯研究员:提高实验有效性,无往而不利

【字体: 时间:2015年07月28日 来源:生物通

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  广州生物医药与健康研究院(GIBH)的裴端卿和陈捷凯研究组日前在Nature Cell Biology杂志上发表文章指出,癌基因c-Jun是体细胞重编程的一个重要障碍,抑制c-Jun不仅可以促进重编程,还能替代Yamanaka因子中最为核心的Oct4。他们在此基础上结合自己多年的研究成果,组建了一套不包含Yamanaka因子的全新重编程因子组合。生物通特别联系了陈捷凯研究员,听他将这项历时8年的研究娓娓道来。

  

生物通报道:改变命运从来就不是一件容易的事,对细胞来说也是如此。将体细胞重编程为多能干细胞,需要唤醒原本受到压制的多能性网络,克服体细胞方面的重重阻碍。正因如此,目前iPS重编程的效率还比较低,大多数细胞仍然不会执行多能性程序。

广州生物医药与健康研究院(GIBH)的裴端卿和陈捷凯研究组日前在Nature Cell Biology杂志上发表文章指出,癌基因c-Jun是体细胞重编程的一个重要障碍,抑制c-Jun不仅可以促进重编程,还能替代Yamanaka因子中最为核心的Oct4。他们在此基础上结合自己多年的研究成果,组建了一套不包含Yamanaka因子的全新重编程因子组合。

生物通特别联系了陈捷凯研究员,听他将这项历时8年的研究娓娓道来。

水火不容

为了找出iPS重编程所面临的阻力,裴端卿和陈捷凯研究组对体细胞因子进行了筛选。他们发现,癌基因c-Jun只在体细胞中表达,在干细胞中完全不表达。强制表达c-Jun能完全阻断体细胞重编程,而抑制c-Jun能有效提升iPS重编程效率。

“这说明c-Jun与多能性是完全不相容的,”陈博士说。“就目前的工作来看,这个基因在重编程后期才会关闭,在此之前它一直在细胞中表达,是重编程推进的一大阻力。”

神奇的c-Jun

既然c-Jun是体细胞重编程的重要障碍,是不是只要去掉它就万事大吉呢?陈博士发现这种简单粗暴的做法并不可行,c-Jun对体细胞非常重要,敲除它会使体细胞丧失分裂能力。他们经过长时间的摸索终于把握住了微妙的平衡,在保持细胞合理分裂的同时提高了重编程的效果。

“我们发现最好的办法是构建一个与c-Jun相互作用的蛋白,这个蛋白缺少一个活性结构,能够使c-Jun的活性合理降低,”陈博士指出。

令人惊喜的是,抑制c-Jun居然可以替代重编程因子中最为核心的Oct4。Oct4对于干细胞的多能性非常关键,是最难替代和减去的重编程因子。陈博士指出,c-Jun关闭多能性网络的能力很强。多能性在体细胞中是受到压制的,抑制c-Jun可以大大减轻这种压制,允许重编程因子唤醒多能性。(相关报道:中科院新发Nature子刊:体细胞命运的守护者)

全新的路径

随后,陈博士等人在抑制c-Jun的基础上开发了一套全新的重编程因子。他们首先选中的是c-Jun抑制因子Jdp2、维生素C提升体细胞重编程的下游靶因子Jhdm1b和BMP信号通路下游的Id1。“这三个因子是我们实验室率先在重编程中尝试的”陈博士介绍到。

他们通过大量筛选和反复测试,又加入了Sall4、Lrh1和Glis1三个因子,最终获得了稳定的重编程效果。这是一套有自主知识产权的、不包含Yamanaka因子的六因子组合,代表着一条新的重编程路径。

正所谓“条条大路通罗马”,体细胞重编程的路线也不只一条。只钻研一条路线得到的信息是片面的,陈博士希望找出各种可行的路线,通过比较归纳出它们的共同点,并将其推广到其他细胞变化过程中。

 “也许我们老了之后,就能享受到干细胞治疗和再生医学带来的福利”

过去一些研究表明,癌基因会促进重编程,而肿瘤抑制子会阻碍重编程。不少人因此对iPS重编程和干细胞治疗的安全性提出了质疑。在这项研究中,癌基因c-Jun实际上起到了阻碍重编程的作用。“把干细胞与癌症联系起来其实是牵强附会的,”陈博士语重心长地说。“它们在快速增殖的某些方面可能有相似的地方,但整体而言并不相同。我们对安全问题应当予以足够的重视,但无谓的联系和恐慌是没有必要的。”

去年九月,日本科学家首次把iPS培育的视网膜上皮细胞移植到患者眼中,对老年性黄斑变性进行治疗。据陈博士介绍,这次iPS临床试验到目前为止还没有出现安全问题,而这样的尝试将会越来越多。

“iPS临床治疗可能在十年内就会出现突破。等我们这代人老了以后,也许就能享受到干细胞治疗和再生医学带来的福利,”陈博士对iPS技术的美好未来充满着期待。

未知世界的召唤

重编程是人类偶然揭开自然面纱获得的惊鸿一瞥。过去人们只是“顺其自然”的推动细胞分化,现在我们知道细胞命运也可以被人为扭转。这方面未知的东西还很多,“我们希望做到知其然也知其所以然,”陈博士说。

抑制c-Jun可以替代Oct4,这一出人意料的发现令陈博士非常振奋,“我们人类对大自然的认识还很有限,实验结果与预期不一致,说明我们获得了全新的知识。”这也许正是生物学研究的魅力所在。

生物是一门实验的学科,探索生命的奥秘既是体力活也是脑力活。你需要有一颗好奇心、一个明确的目标和坚持不懈的毅力。陈博士还特别贡献了自己作科研的秘诀,那就是提高实验的有效性。在实验设计合理、实验操作过关的情况下,做一次实验就能下一个判断。能做到这一点实验进展何愁不快?毕业发文章当然也在不在话下。

同学们,新技能你们get了么?让我们向着未知的世界,出发!

作者简介:

 

陈捷凯,男,研究员,2002-2006 中山大学 生物科学 学士;2006-2011 中国科学院广州生物医药与健康研究院 生化与分子生物学 博士;2011-2013 中国科学院广州生物医药与健康研究院 副研究员;2013至今 中国科学院广州生物医药与健康研究院 研究员

获奖及荣誉:中国科学院卢嘉锡青年人才奖,广东省自然科学基金杰出青年,“973”计划青年科学家专题首席科学家

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:The oncogene c-Jun impedes somatic cell reprogramming

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