如果你想利用干細(xì)胞的全部功能，你可能需要的只是橡皮擦。當(dāng)然不是普通的橡皮擦。更多的藥物，真的。但是如果你正確地使用它，它可以擦除那些告訴細(xì)胞從哪里開(kāi)始讀取DNA的重要章節(jié)的微小標(biāo)簽，這是他們的內(nèi)部說(shuō)明書。如果他們不能閱讀那本手冊(cè)，那么細(xì)胞就會(huì)重新獲得完整的干細(xì)胞能量 - 成為體內(nèi)任何一種細(xì)胞的力量。

在一項(xiàng)令人驚訝的新發(fā)現(xiàn)中，密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)證明，在密歇根大學(xué)開(kāi)發(fā)的藥物可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo) - 至少在老鼠身上。這是科學(xué)家們第一次表明他們可以通過(guò)擦除稱為表觀遺傳標(biāo)記的特定標(biāo)記來(lái)使干細(xì)胞恢復(fù)到原始狀態(tài)。該藥特異性地靶向組蛋白上的標(biāo)記物，蛋白質(zhì)“線軸”DNA卷繞在周圍以產(chǎn)生稱為染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

“魔術(shù)”橡皮擦

該研究小組在“ 細(xì)胞干細(xì)胞 ”雜志上發(fā)表文章稱，用該藥物治療的小鼠外胚層干細(xì)胞超過(guò)一半在三天內(nèi)逆轉(zhuǎn)，并恢復(fù)了胚胎“無(wú)所謂”狀態(tài)，也稱為多能性。

除了產(chǎn)生多能干細(xì)胞外，研究小組還發(fā)現(xiàn)使用細(xì)胞培育的小鼠健康成長(zhǎng)。

“我們已經(jīng)證明我們不必操縱多能基因來(lái)達(dá)到基態(tài)，而是我們可以阻止細(xì)胞”想要“去的所有其他選擇。然后唯一的選擇是回到這個(gè)新論文的高級(jí)作者，密歇根大學(xué)病理學(xué)和生物化學(xué)副教授Yali Dou博士說(shuō)：“這是一種天才的，多能的狀態(tài)。”

研究人員使用了一種名為MM-401的相對(duì)較新的化合物，這是UM科學(xué)家最初設(shè)計(jì)用于治療白血病的化合物。現(xiàn)在，他們正在努力研究MM-401橡皮擦技術(shù)是否與人類干細(xì)胞一起發(fā)揮作用，這種干細(xì)胞與小鼠外胚層干細(xì)胞有一些相似之處。他們將與想要嘗試該技術(shù)的任何其他研究人員分享該藥物。

然而，將該方法視為避免將人類胚胎用于研究或潛在治療的方法還為時(shí)尚早。目前，不育治療遺留下來(lái)的胚胎是人類胚胎干細(xì)胞的唯一來(lái)源。

其他技術(shù)可以重新編程人體中從皮膚取出的“成人”細(xì)胞，但細(xì)胞仍然攜帶來(lái)自其先前狀態(tài)的行李。

盡管如此，這項(xiàng)新成果顯示出改變?nèi)旧|(zhì)包裝上的表觀遺傳標(biāo)記的能力，而不會(huì)改變DNA本身。其他團(tuán)隊(duì)過(guò)去曾嘗試從外胚層干細(xì)胞狀態(tài)恢復(fù)小鼠細(xì)胞的多能性，產(chǎn)生的數(shù)量遠(yuǎn)低于非活細(xì)胞。并且，他們需要長(zhǎng)期服用多種藥物的雞尾酒來(lái)實(shí)現(xiàn)它。

UM團(tuán)隊(duì)表明，使用MM-401只需幾天，然后停止使用它就足夠了。

這篇新論文的第一作者是Hui Zhang博士，他是Dou's實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員。

表觀遺傳操作

表觀遺傳標(biāo)記向細(xì)胞的DNA讀取機(jī)器發(fā)出信號(hào)，在那里它們應(yīng)該開(kāi)始展開(kāi)染色體以便閱讀它。UM開(kāi)發(fā)的藥物靶向來(lái)自稱為MLL1的基因活性的標(biāo)記。

MLL1在白血球不受控制的爆炸中起著關(guān)鍵作用，這是白血病的標(biāo)志，這也是UM研究人員最初開(kāi)發(fā)MM-401來(lái)干擾白血病的原因。但它在常規(guī)細(xì)胞發(fā)育，血細(xì)胞的形成以及在后期胚胎中形成脊髓的細(xì)胞中也起著更為平凡的作用。

它通過(guò)在組蛋白上放置稱為甲基的小標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。沒(méi)有這些標(biāo)簽，細(xì)胞的DNA讀取機(jī)器不知道從哪里開(kāi)始閱讀。好像打開(kāi)說(shuō)明書的邀請(qǐng)已經(jīng)消失了。

干細(xì)胞不會(huì)利用MLL1的力量，直到它們變老。因此，使用MM-401來(lái)阻斷MLL1在已經(jīng)開(kāi)始通往成年期的細(xì)胞中的正常活動(dòng)意味著在細(xì)胞需要它們之前缺失組蛋白標(biāo)記。細(xì)胞無(wú)法繼續(xù)成為不同類型的細(xì)胞。但它們?nèi)匀豢梢宰鳛榻】档亩嗄芨杉?xì)胞發(fā)揮作用。

“人們一直專注于其他表觀遺傳變化，這些變化更具戲劇性，但忽略了MLL家族的甲基化，”Dou說(shuō)。“刪除MLL1完全導(dǎo)致分化后期失敗。但用藥物抑制它暫時(shí)不會(huì)留下任何痕跡。”

設(shè)計(jì)MM-401的UM團(tuán)隊(duì)由共同作者Shaomeng Wang博士領(lǐng)導(dǎo)，他是醫(yī)學(xué)院的Warner-Lambert / Parke-Davis教授，負(fù)責(zé)內(nèi)科和藥理學(xué)的任命，并在密歇根大學(xué)藥學(xué)院。

該團(tuán)隊(duì)還包括UM的人類遺傳學(xué)助理教授Sundeep Kalantry博士，該研究表明用MM-401處理的雌性干細(xì)胞未對(duì)其X染色體中的一條進(jìn)行沉默。該步驟對(duì)于顯示細(xì)胞已恢復(fù)真正的多能性至關(guān)重要。

Alexey Nesvizhskii博士及其在病理學(xué)和計(jì)算醫(yī)學(xué)與生物信息學(xué)方面的同事們進(jìn)行了重要的分析，以顯示MLL1表達(dá)的變化如何影響細(xì)胞中的其他基因表達(dá)。