生物通報道  來自Weizmann研究所的科學家們發現，從成體細胞中除去一種蛋白質可使得它們有效地回到干細胞樣狀態。

胚胎干細胞具有治療并治愈許多醫學疾病的巨大潛力。這也正是2012年的諾貝爾獎被授予用皮膚細胞生成誘導胚胎樣干細胞（iPS細胞）這一研究發現的原因。然而這一過程一直以來都極其的緩慢且低效，生成的干細胞還不能完全用于醫學用途。

來自Weizmann研究所Yaqub Hanna博士實驗室的新研究將大大改變這種狀況：他和他的研究小組揭示出了阻止干細胞生成的“剎車”，并發現松開這一剎車不僅可以同步重編程過程，還可將重編程效率從目前的不到1%提高到100%。這些研究發現或能幫助推動生成醫用干細胞，并增進我們對于成體細胞能夠恢復原始的胚胎狀態這一神秘過程的理解。

胚胎干細胞就是指那些還沒有經受任何“特化過程”的細胞；因此它們能夠生成身體中所有的細胞類型。這就是它們極其具有價值的地方：它們能夠用于修復受損組織，治療自身免疫性疾病，甚至用于生成移植器官。然而由于利用率和倫理關注，利用取自胚胎的干細胞尚存在問題。

2006年，日本京都大學的山中伸彌領導的一個研究小組發現有可能實現對成體細胞“重編程”，點燃了利用干細胞的新希望。通過將4個基因插入到成體細胞的DNA中，就生成了這些“誘導多能干細胞”(iPSCs)。盡管這是一個重大的突破，重編程過程仍然滿是困難：它需要4周的時間；無法協調細胞之間時間同步；并且最終實際上只有不到1%的處理細胞變成了干細胞。

于是Hanna和他的研究小組提出：在大多數細胞中是什么主要障礙（或存在一些什么障礙）阻止了成功實現重編程？在他的博士后研究中，Hanna曾利用一些數學模型表明有一個障礙對其負責。Hanna第一個確認了在生物學上需要試驗數據來支持模型。當前的研究不僅提供了證據，還揭示出了這一障礙的特性，表明除去它可以顯著提高重編程。

Hanna的研究小組與Weizmann研究所以色列結構蛋白組學中心基因組學部門的成員展開合作，側重研究了功能未知的蛋白MBD3。MBD3之所以能引起他們的關注是因為，它表達于發育每個階段身體的每一個細胞中。這相當的罕見：一般情況下，大多數的蛋白質類型都是在特定的時間，由特定細胞生成，且具有特定的功能。

該研究小組發現了這一蛋白質普遍表達規律之外的一個例外：在受孕后的頭三天不表達。正是在這三天中受精卵開始分裂，初生胚胎還是一個最終可供給機體所有細胞類型的生長多能干細胞球。從第四天開始，分化啟動并且細胞開始喪失它們的多能狀態。就是在這時MBD3蛋白才第一次出現。

這一發現對于生成醫用iPSCs具有重大的意義。山中伸彌利用病毒插入4個基因，然而出于安全原因，重編程細胞沒有被用于患者。且這一過程只有大約0.1%較低成功率。研究人員證實，從成體細胞中除去MBD3可提高效率，加速這一過程達幾個數量級。生成干細胞所需的時間從4周縮短至8天。一個額外的收獲是，由于細胞同時經歷重編程，科學家們現在能夠第一次逐步對其進行追蹤，揭示它的運作機制。Hanna指出，他的研究小組所取得的成果是基于對胚胎發育自然信號通路的研究：“從事重編程研究的科學家們可以通過更深入地了解胚胎干細胞自然生成的機制來從中受益。畢竟，自然以最有效地方式使得它們處于最健康的狀態。”

（生物通：何嬙）

生物通推薦原文摘要：

Deterministic direct reprogramming of somatic cells to pluripotency

Somatic cells can be inefficiently and stochastically reprogrammed into induced pluripotent stem (iPS) cells by exogenous expression of Oct4 (also called Pou5f1), Sox2, Klf4 and Myc (hereafter referred to as OSKM). The nature of the predominant rate-limiting barrier(s) preventing the majority of cells to successfully and synchronously reprogram remains to be defined. Here we show that depleting Mbd3, a core member of the Mbd3/NuRD (nucleosome remodelling and deacetylation) repressor complex, together with OSKM transduction and reprogramming in naive pluripotency promoting conditions, result in deterministic and synchronized iPS cell reprogramming (near 100% efficiency within seven days from mouse and human cells)……