體細胞逆轉為干細胞的過程，猶如公路上行駛的汽車，體細胞經歷“紅燈”到“黃燈”，此時科研人員需要控制特定的“開關”，“黃燈”才會轉變?yōu)?ldquo;綠燈”，成為真正的干細胞。中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院西班牙裔研究員米格爾·埃斯特班（Miguel A. Esteban ）實驗組的科研人員如是生動地闡述細胞命運變化的過程。
10月10日，國際學術期刊《細胞-干細胞》（Cell Stem Cell）在線發(fā)表了米格爾實驗組的最新成果：Transcriptional Pause Release Is a Rate-Limiting Step in Somatic Cell Reprogramming。該實驗組研究發(fā)現體細胞逆轉為干細胞的“開關”，即細胞里的RNA聚合酶 II ，其在干細胞特異性基因的表達上處于“暫停”的狀態(tài)，導致逆轉效率很低。科研人員可以在體細胞重編程調控RNA聚合酶II的活性，提高其逆轉效率。
2006年日本科學家發(fā)現了誘導多能干細胞技術，揭示了成熟的體細胞可以被逆轉為具有各種發(fā)育潛能的干細胞。由于在細胞治療和器官移植方面具有巨大的應用潛能，并且克服了胚胎干細胞帶來的倫理問題，該技術獲得了2012年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，也受到人們的廣泛關注。以前大量研究發(fā)現，在重編程過程中，外源導入的干細胞特異性的基因會在體細胞內引起廣泛的染色質重塑，引起整個體細胞表觀組的重編程，進一步影響RNA 聚合酶II 在不同基因上的轉錄模式，最終導致體細胞特異性基因的沉默和多能性網絡的激活。但是，RNA 聚合酶II在重編程過程中如何被調控并未被闡述清楚。米格爾實驗組通過比較體細胞、重編程過程中的細胞、干細胞這三種細胞中RNA聚合酶 II的分布，試圖研究基因表達模式在重編程過程中的變化。
米格爾實驗組的研究發(fā)現，在體細胞發(fā)生逆轉過程中，RNA聚合酶 II在多能性基因上處于“暫停”的狀態(tài)，導致逆轉效率很低。實驗組通過分子水平上調節(jié)磷酸化RNA聚合酶 II的激酶的活性，促進“暫停”到“延伸”狀態(tài)的轉變，能顯著提高體細胞重編程的效率。這一研究揭示了體細胞重編程的一種全新的機制，有助于人們更好地理解細胞命運如何發(fā)生變化，同時也推進了誘導多能干細胞在治療重大疾病如帕金森、心血管疾病等方面的應用研究。
該研究成果由米格爾實驗組與深圳華大基因研究院、香港中文大學、香港大學、德國漢諾威大學、英國伯明翰大學等多個單位合作共同完成。該研究得到了中國科學院、國家科技部、國家自然科學基金委和廣州市的經費支持。
圖：RNA聚合酶II轉錄延伸是體細胞重編程的限速步驟。（圖片摘自www.cell.com/cell-stem-cell/）
