描述：2025年1月3日，北京大學(xué)鄧宏魁團隊在《Nature Chemical Biology》發(fā)表重磅研究，發(fā)現化學(xué)重編程關(guān)鍵表觀(guān)遺傳障礙，建立快速化學(xué)重編程體系，最短10天即可將人體細胞誘導為多能干細胞，效率最高達38%，為再生醫學(xué)和個(gè)性化治療提供更高效的底層技術(shù)。
我國干細胞技術(shù)又迎新突破：10天從體細胞到多能干細胞，1型糖尿病治愈提速
一、什么是多能干細胞？為什么它如此重要？
多能干細胞具有無(wú)限自我更新和分化為生物體所有功能細胞類(lèi)型的能力，是再生醫學(xué)領(lǐng)域最關(guān)鍵的“種子細胞”。
在治療方面，多能干細胞有望用于治療多種疾?。和ㄟ^(guò)分化為神經(jīng)元來(lái)替代受損的神經(jīng)細胞（神經(jīng)退行性疾?。?、分化為血細胞（血液疾?。?、分化為胰島β細胞（糖尿?。┑?。然而，如何在體外高效、安全地誘導獲得人多能干細胞，一直是生命科學(xué)領(lǐng)域的核心問(wèn)題之一。
- 詳情請瀏覽：多能干細胞及其當前在醫學(xué)中的應用
如何在體外誘導獲得人多能干細胞一直是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要問(wèn)題?；瘜W(xué)重編程技術(shù)利用化學(xué)小分子組合有效調控細胞命運，可以逆轉已分化的體細胞為多能干細胞，為人多能干細胞的制備提供了全新的策略。
二、化學(xué)重編程技術(shù)：超越傳統轉基因的全新路徑
化學(xué)重編程技術(shù)利用化學(xué)小分子組合有效調控細胞命運，可以逆轉已分化的體細胞為多能干細胞，為人多能干細胞的制備提供了全新的策略。
化學(xué)重編程的核心優(yōu)勢
相較于傳統過(guò)表達轉錄因子的重編程策略（如Yamanaka因子法，即通過(guò)轉入Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc等基因將成體細胞重編程為iPS細胞），化學(xué)重編程技術(shù)具有多方面的突出優(yōu)勢：
| 優(yōu)勢 | 具體說(shuō)明 |
|---|---|
| 靈活可控 | 化學(xué)小分子可以直接靶向信號通路和表觀(guān)遺傳因子，以更簡(jiǎn)單、靈活的方式調控細胞命運 |
| 安全性高 | 有效規避傳統轉基因策略潛在的安全風(fēng)險（如基因整合、插入突變等） |
| 易于規?；?/strong> | 化學(xué)小分子易于大規模合成和標準化生產(chǎn) |
| 普適性好 | 為不同個(gè)體來(lái)源的細胞提供了更穩定的重編程方案 |
化學(xué)重編程技術(shù)為進(jìn)一步實(shí)現再生醫學(xué)個(gè)性化臨床應用提供了更多可能性。
三、鄧宏魁團隊的研究歷程：十二年磨一劍
鄧宏魁教授團隊多年來(lái)一直致力于化學(xué)重編程調控細胞命運的研究，取得了從基礎到臨床的系統性突破。
里程碑時(shí)間線(xiàn)
這一系列研究成果充分證明了化學(xué)重編程技術(shù)在再生醫學(xué)領(lǐng)域治療重大疾病方面的重要應用價(jià)值。2024年，鄧宏魁教授因開(kāi)創(chuàng )了利用化學(xué)方法將體細胞重編程為多能干細胞、改變細胞命運和狀態(tài)方面的杰出工作，獲得了未來(lái)科學(xué)大獎“生命科學(xué)獎” 。
四、本次研究的技術(shù)突破：三大創(chuàng )新點(diǎn)
盡管人體細胞化學(xué)重編程技術(shù)已經(jīng)展現了巨大潛力，但現有方法在不同個(gè)體來(lái)源的細胞中仍存在效率差異——部分個(gè)體來(lái)源細胞的重編程效率較低，且實(shí)現高效誘導的時(shí)間相對較長(cháng)。建立更快速、普適性更高的化學(xué)重編程方法，是推動(dòng)人CiPS細胞在再生醫學(xué)領(lǐng)域廣泛應用的關(guān)鍵。
本次發(fā)表于《Nature Chemical Biology》的研究，正是針對這一核心問(wèn)題取得了三大突破。
突破一：發(fā)現關(guān)鍵表觀(guān)遺傳障礙
鄧宏魁團隊通過(guò)對不同個(gè)體來(lái)源的體細胞進(jìn)行對比分析，發(fā)現組蛋白修飾相關(guān)酶KAT3A/B和KAT6A在難誘導的細胞系中富集表達，對維持細胞身份至關(guān)重要。這一發(fā)現揭示了化學(xué)重編程效率個(gè)體差異的分子機制，為解決重編程瓶頸提供了精確的靶點(diǎn)。
突破二：建立快速化學(xué)重編程體系
基于上述發(fā)現，團隊成功建立了新的快速人體細胞化學(xué)重編程體系：
| 指標 | 原有體系 | 快速化學(xué)重編程體系 | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
| 誘導時(shí)間 | 30天 | 16天以?xún)?/strong>（最短10天） | 縮短50%以上 |
| 誘導效率 | 個(gè)體差異大 | 最高可達38% | 顯著(zhù)提升 |
| 難誘導細胞效率 | 極低 | 提高20倍以上 | 突破性提升 |
該方法在不同遺傳背景、不同年齡的15名個(gè)體來(lái)源的體細胞上進(jìn)行了測試，均實(shí)現了CiPS細胞的高效誘導。對于此前重編程效率極低的供者細胞，該快速化學(xué)重編程體系將16天內的重編程效率提高了20倍以上，成功將原先較難誘導的人體細胞高效轉化為CiPS細胞。
突破三：解析加速機制并驗證效果
研究團隊通過(guò)基因表達譜和組蛋白修飾譜的系統分析，揭示了快速化學(xué)重編程的分子機制：
- 重編程早期抑制KAT3A/B和KAT6A會(huì )加速體細胞相關(guān)基因的關(guān)閉
- 同時(shí)使下一個(gè)階段需要激活的基因的增強子區域表觀(guān)修飾處于更加“待激活”的狀態(tài)
- 這些基因在下一個(gè)階段能夠迅速激活轉錄，從而大幅縮短誘導時(shí)間
單細胞RNA測序分析進(jìn)一步驗證：抑制KAT3A/B和KAT6A能夠更快速地打破體細胞基因程序，并抑制原先體系中異常激活的基因，促進(jìn)下一個(gè)階段關(guān)鍵基因的快速激活。
五、1型糖尿病治愈提速：從實(shí)驗室到臨床的關(guān)鍵跨越
首例功能性治愈的臨床突破
2024年9月，鄧宏魁團隊與天津市第一中心醫院沈中陽(yáng)、王樹(shù)森團隊合作，在《Cell》期刊報道了全球首例利用化學(xué)重編程多能干細胞（CiPS細胞）制備的胰島細胞移植治療1型糖尿病的臨床研究。
該研究入組的首位患者是一位病史長(cháng)達11年的1型糖尿病患者，此前已接受過(guò)胰腺移植但失敗，且群反應抗體呈強陽(yáng)性，難以接受同種異體胰島移植。治療前，患者血糖在目標范圍內的時(shí)間比例僅為43.18%，且最近一年內多次發(fā)生嚴重低血糖。
治療效果：
該研究首次證明了化學(xué)重編程多能干細胞制備的胰島細胞療法安全有效，實(shí)現了1型糖尿病的臨床功能性治愈。
新技術(shù)如何加速糖尿病治愈？
本次快速化學(xué)重編程體系的突破，為糖尿病的治愈提供了更加高效的路徑：
- 大幅縮短制備時(shí)間：從體細胞到多能干細胞從30天縮短至最短10天，患者能夠更快獲得所需的治療細胞，加速治愈進(jìn)程
- 顯著(zhù)提升普適性：不同個(gè)體間的重編程效率差異被顯著(zhù)降低，更多患者有望受益
- 提高成功率：對于傳統方法中較難重編程的體細胞，新技術(shù)體系成功將效率提高了20倍以上
而這一最新的技術(shù)突破，為糖尿病的治愈提供了更加高效的路徑。10天以?xún)葟捏w細胞到多能干細胞的快速重編程，意味著(zhù)患者能夠更快獲得所需的治療細胞，加速了治愈過(guò)程。同時(shí)，新的技術(shù)還提高了重編程的普適性，不同個(gè)體之間的重編程效率差異被顯著(zhù)降低，尤其是對于一些傳統方法中較難重編程的體細胞，新的技術(shù)體系成功提高了誘導效率。
這一進(jìn)展標志著(zhù)1型糖尿病治療進(jìn)入了新的階段，預計在未來(lái)幾年內，這一技術(shù)將在更多患者中實(shí)現應用，并為患者帶來(lái)更為持久的療效。
六、這項技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的實(shí)際應用價(jià)值
這項技術(shù)的進(jìn)步遠不止于實(shí)驗室內的科學(xué)發(fā)現，它具有深遠的實(shí)際應用價(jià)值。
- 首先，化學(xué)重編程利用小分子組合調控細胞命運，這種方法相較于傳統的轉基因手段更加直接、靈活，并且避免了潛在的安全風(fēng)險。對于那些難以獲取足夠數量和高質(zhì)量多能干細胞的情況，比如某些遺傳病患者或老年人群體，這項新技術(shù)提供了一種更高效且安全的選擇。這意味著(zhù)更多患者可能因此受益，獲得更好的治療機會(huì )。
- 此外，快速化學(xué)重編程技術(shù)的應用范圍廣泛，涵蓋了藥物開(kāi)發(fā)、疾病模型構建以及再生醫學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。例如，在再生醫學(xué)方面，該技術(shù)有助于科學(xué)家們深入理解細胞如何響應損傷信號并啟動(dòng)修復機制，從而開(kāi)發(fā)出針對特定組織或器官損傷的新療法。
隨著(zhù)研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，基于化學(xué)重編程原理的新治療方法有望在未來(lái)涌現，為人類(lèi)健康事業(yè)帶來(lái)革命性的變化。
七、未來(lái)展望
化學(xué)重編程不僅僅加速了基礎科學(xué)研究的步伐，它還有望成為個(gè)性化醫療的重要組成部分。通過(guò)對個(gè)體化樣本進(jìn)行處理，研究人員可以獲得與病人自身相匹配的多能干細胞，進(jìn)而設計出更加精準有效的治療方案。
更重要的是，《Nature Chemical Biology》期刊配發(fā)的文章《A speedy cocktail》強調了這項工作的創(chuàng )新性和潛在影響，預示著(zhù)一個(gè)充滿(mǎn)希望的新時(shí)代即將到來(lái)。
八、結論
綜上所述，鄧宏魁團隊的研究不僅代表了科學(xué)技術(shù)上的重要進(jìn)展，也為改善公眾健康水平提供了強有力的支持。
隨著(zhù)更多類(lèi)似成果的出現，我們有理由相信，未來(lái)的醫療服務(wù)將會(huì )變得更加個(gè)性化、高效，最終惠及每一位需要幫助的人。這項技術(shù)的廣泛應用前景，正引領(lǐng)著(zhù)我們走向一個(gè)更加光明健康的未來(lái)。
九、常見(jiàn)問(wèn)題解答（FAQ）
參考資料
- Deng H, Guan J, et al. A Rapid Chemical Reprogramming System to Generate Human Pluripotent Stem Cells.?Nature Chemical Biology. 2025 Jan 3.
- 北京大學(xué)新聞網(wǎng). 生命科學(xué)學(xué)院鄧宏魁團隊在化學(xué)重編程技術(shù)上取得新突破. 2025年1月9日.
- 國家自然科學(xué)基金委員會(huì ). 我國學(xué)者在化學(xué)重編程技術(shù)上取得新突破. 2025年1月21日.
- 北京大學(xué)科研部. 鄧宏魁團隊與合作者報道首例移植化學(xué)重編程多能干細胞制備的胰島實(shí)現1型糖尿病患者臨床功能性治愈. 2024年9月26日.
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