我科学家破译细胞“返老还童”二维码

生命科学中是否存在类似支付二维码一样的二进制规律密码？中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿课题组通过研究干细胞诱导过程，发现细胞在发生“返老还童”时，染色质的“开—关”状态恰似二维码一样记录了这个过程的大量信息。通过破译这些“二维码”的内在含义，他们阐述了干细胞诱导过程的变化机制。该研究成果于近日发表在《细胞·干细胞》上。

成纤维细胞在导入诱导因子后，会启动一套奇妙的未知程序，将体细胞返老还童到受精后约3.5天的状态。这种将体细胞诱导为多能干细胞是探索细胞命运转变机理的理想体系。过去10年来，全世界的科学家都在研究此奇妙过程，但在深层机制研究中并没有抽象出具有普遍性逻辑或者规律。

“形象地说，DNA就像一本百科全书，每个细胞都携带着能形成个体的所有信息，但在某个特定阶段，只能翻开这本书里面的一部分。我们的工作就是记录从体细胞到多能干细胞过程中，打开这本书的方式，以及研究是什么‘手’在翻书。”论文第一作者李东伟博士说。他们通过使用ATAC-seq技术去读取染色质“开—关”状态的“二维码”，发现在多能性获得和细胞命运转变过程中染色质结构具备由从开放到关闭（OC）和关闭到开放（CO）间的二元变化规律，且“二维码”在整个干细胞诱导过程中一直在变化。

裴端卿介绍，研究团队通过检测细胞命运转变过程中染色质开关的动态变化模式，发现细胞“返老还童“过程伴随着大规模染色质结构重排，首先会关闭体细胞特异性位点，同时逐渐打开多能性相关位点；在染色质结构重排的进程中，发现Sap30作为一个重编程过程被激活的重要因子，会通过促进去乙酰化修饰来抑制体细胞关键转录因子，进而促进细胞命运向多能性方向转变。这部分研究结果首次揭示了体细胞重编程过程中染色质结构动态变化的规律，并为理解体细胞重编和其他相关细胞命运转变提供了新的参考理论模型。