近日， 清華大學丁勝 、劉康及馬天驊作為共同通訊在Nature 在線發(fā)表題為“Induction of mouse totipotent stem cells by a defined chemical cocktail”的研究論文，該研究展示了通過三種小分子 TTNPB、1-Azakenpaulllone 和 WS6 的組合可以將小鼠多能干細胞（PSCs）誘導成具備轉變?yōu)橥暾袡C體潛能的全能干細胞（TotiSCs），而且可以在實驗室中保持這些誘導細胞的全能型（胚內和胚外分化潛力）。如果這次證明是真的，將會是人類歷史上一項重大的突破，在分享這一喜訊的同時，今天就從五方面來和大家聊聊這次的實驗吧！

1，該研究的背景

2，這個研究是什么？

(資料圖片)

3，這個研究和之前中科院/華大的nature

4，為什么要等一等

5，假如證明是真的，有什么意義？

01，該研究的背景

在開始前，我們先來說一說背景

干細胞，大家應該比較熟悉，能夠進行分化，通俗地說，就是變成多種類型的細胞。

當然，根據(jù)干性，可以分為許多類。比如干性最強的全能干細胞，能夠分化成所有的細胞類型。多能干細胞，能夠分化成一系列細胞類型。當然還有專能干細胞，比如我們的造血干細胞。而理論上，最完美的干細胞，那就是我們受精卵這種，我們人類就是從一顆受精卵起步最后成為一個完整個體。

但是，干細胞有個問題，就是在現(xiàn)實中，這東西會面臨一個最大的考驗：時間。隨著時間的推進，人體的干細胞也在逐步分化，逐步失去干性。比如在囊胚期，干性強的細胞很多；到了出生的時候，基本上只剩下部分多能干細胞了，全能干細胞一般認為已經沒了；而到了我們成人，更是只剩下極少數(shù)的專能干細胞了，比如造血干細胞之類的。

所以對于一個成人來說，你想找多能或者全能干細胞，沒門。

于是，窮則思變，那么，我們能不能人造個干細胞呢？這就引出了當今干細胞領域最熱門的一個領域：人工誘導多能干細胞。

2006年山中伸彌率先在cell上發(fā)表了研究，首次從成熟的體細胞誘導出干細胞，這就是著名的人工誘導干細胞，而他也因此獲得了2012年的諾貝爾獎，差點刷新了諾獎生理或醫(yī)學獎記錄，畢竟這個獎的驗證周期很長。

而山中伸彌用了4個因子，分別是：Oct3/4、Sox2、Klf4 和 c-Myc，被稱為山中因子，然后用病毒載體將四個轉錄因子導入到細胞中。

但是，這幾個因子，有點問題。其中有癌癥因子c-myc，轉錄因子KLF4，還用了病毒載體，可以說“五毒俱全”，盡管后續(xù)認為，風險一般，但是要知道，在臨床應用中，這些因子多少有點像定時炸彈，誰知道萬一哪天移植了這細胞，結果得了癌癥，圖了個啥。

所以，這些年，干細胞領域有一個分支就是驗證這些因子的風險，同時尋找新因子，比如2017年science上就有一個找到了早期的mirna可以擴張胚干的潛能。于是，一個新的分支出現(xiàn)了：既然生物因子風險太大，那么，能不能用化學因子呢？

化學因子好處多，比如，簡單清晰容易研究，而且，化學因子比起生物因子，那更是在實踐中耐操?。ㄏ胍幌耄锼帡l件多，打個胰島素還要冰箱還要講究方法有效期短，而像二甲雙胍這種藥物，經久耐用）。

操作簡單，時空調控容易，作用可逆，還能規(guī)避基因操作問題，這就是一個熱門領域：化學重編程。

02，這個研究是什么？

就像我們上面說的，既然生物因子問題不少，那么，找化學因子，更好嘛。本文的研究就是這樣來的。辦法和山中伸彌當時類似，就是篩選。

當初他們找了3000多個個小分子藥物組合，然后一輪一輪的篩（感慨不容易?。?。

最終，還真讓他們找到了這樣一個組合，一共三個小分子，分別是：TTNPB, 86 1-Azakenpaullone, WS6 ，于是各取一個開頭，組成了TAW這個組合名。

瞅瞅這個TAW的效果：

接下來，就是驗證一下，這幾個因子到底管用不，他們把這種用化學因子誘導的干細胞叫做 chemically induced totipotent stem cells (ciTotiSCs) 。

如上圖所示（其實也不用看，這種太復雜）。

總之一個結論就是：這策略，真的可行！不過，既然他們聲稱是實現(xiàn)了全能干細胞，那么，自然要比一下了，于是，接下來就是用一系列辦法來進行比較，看是不是真的是全能干細胞。

比較對象分別是他們搞出來的ciTotiSCs，mESC（小鼠胚胎干細胞）以及embryo（胚胎）

結論是，大體上，ciTotiSCs和全能干細胞是非常接近的。（說明下，受精卵發(fā)育過程會經歷合子激活、2-4-8到囊胚之類的，我們一般認為合子激活前其實是精子卵子大混合，不像干細胞）

事實上，他們進行了轉錄組、表觀組和代謝組水平的研究，基本上是目前組學上最嚴格的標準了，發(fā)現(xiàn)數(shù)百個關鍵基因在ciTotiSCs中都可被開啟了，總體模式和全能干細胞接近。而一些與多能干細胞相關的基因在TAW細胞中處于沉默狀態(tài)。

真全能嗎？既然號稱全能，那么做個動物實驗。

接下來，做了一下發(fā)育實驗，就是看這個號稱全能干細胞的，到底有多大的全能性。

他們將這些細胞注射到小鼠早期胚胎中以觀察其體內的分化潛力，

如上圖所示，發(fā)現(xiàn)這些細胞具有全能干細胞的特點，而且可以在小鼠體內分化成為胚內和胚外譜系，具備了發(fā)育成胎兒和胎盤的能力（胎盤，很重要很重要，目前ipsc最大的問題之一就發(fā)育不成胎盤，那就自然不可能從頭開始一個生命）

所以，這大概就是整個論文的內容，就是，用化學因子的辦法，實現(xiàn)了誘導全能干細胞。

03，這個研究和之前中科院/華大的nature有什么區(qū)別？

可能不少人會想到另一個研究，就是今年3月份中國科學院和深圳華大生命科學研究院聯(lián)合發(fā)表了一篇nature，通過體細胞誘導培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細胞。

總體上，兩個研究共同點是都進行人工誘導多能干細胞研究，且都實現(xiàn)了全能干細胞。

區(qū)別是：

1，起點不同

之前的文章是從體細胞開始誘導，清華這篇是從小鼠胚胎干細胞開始誘導。

2，終點不同

之前的文章認為誘導到了3天左右的干細胞，也就是8細胞左右，這個文章是2細胞左右的全能干細胞，并且可能發(fā)育出胎盤。

3，干性驗證

中科院/華大的文章，論證細胞在3天左右，主要是依據(jù)信息學為主，這也是華大的強項。

清華的文章，既有生信，更主要的是實驗驗證，對全能性的驗證更完整。

4，物種不一樣

這的確是個因素，比如華大做的是人的細胞，清華是鼠的細胞

5，方法不同

這個就不贅述了。

其實，還有一篇類似文章，是今年4月份鄧宏魁發(fā)的nature：化學小分子誘導人成體細胞轉變?yōu)槎酀撃芨杉毎?/p>

首次使用化學小分子誘導人成體干細胞重編程轉變?yōu)槎酀撃芨杉毎?/p>

04，諾獎級？讓子彈飛一會兒

這時，有的網友就提出了，這次的誘導干細胞是諾獎級別嗎？這個方面，還是持有一定的謹慎。

無他，太痛了。因為，有一個著名的案例在前，那就是，小保方晴子。就如同背景里說的，山中因子的生物性因素導致的潛在風險，一直是大家都擔心的，所以，在山中伸彌發(fā)表cell之后，大家就開始尋找化學方法來誘導了。

而當初，走在這個領域前沿的是小保方晴子所在的課題組。她當年就是尋找環(huán)境壓力條件導致的細胞轉化，最后發(fā)現(xiàn)低pH能夠誘導出"萬能細胞"(STAP細胞) 。當年，可謂光環(huán)加身，被全世界美譽，被認為是又一個諾獎，再加上小保方晴子本身顏值高，簡直是風靡一時。

然而，這一切被發(fā)現(xiàn)是造假，于是小保方晴子轟然倒塌。這一塌，不僅是她本人，她導師也因此蒙羞并自殺謝罪。

這個影響，堪比后來的心肌干細胞造假，以至于，整個領域，對于化學誘導持有的態(tài)度是非常審慎的。

所以，對于這篇研究，個人看法依然是：等一等。

但是如果最終證實是真的，那的確是一個重大的突破。

就如摘要里說的：

However, it remains challenging whether and how TotiSCs, representing the very beginning of a life, can be established in vitro in the absence of germline cells.

05，意義呢？

就用作者的原話吧：

Our chemical approach for TotiSCs induction and maintenance provides a defined in vitro system to manipulate and understand totipotent state towards creating life from non-germline.

一個是creating life from non-germline，就是不用生殖細胞實現(xiàn)生命創(chuàng)造（當然這里和venter的不大一樣）。

一個是defined。

最后，歡迎理性友好探討。如果你覺得我錯了，那你一定是對的。

標簽： 多能干細胞 生物因子