Nature重磅：邓宏魁团队首次实现化学小分子诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞

多潜能干细胞具有无限增殖的特性和分化获得生物体所有功能细胞类型的能力，在细胞治疗、药物开发和疾病模型等领域具有广泛的应用价值，是再生医学领域最为关键的“万能种子细胞”。在哺乳动物自然发育过程中，具有多潜能性的细胞只非常短暂地存在于胚胎发育的早期阶段，如何在体外获得多潜能干细胞成为了干细胞与再生医学领域面临的关键科学问题之一。

传统的获取多潜能干细胞的方法包括从早期胚胎建立胚胎干细胞、体细胞核移植、转录因子过表达等。上世纪60年代，英国科学家 John Gurdon 将爪蟾体细胞的细胞核移植入去核的卵母细胞中，实现了体细胞核移植技术，证明了高度分化的体细胞可以被逆转为多潜能状态。2006年，日本科学家山中伸弥报道了使用转基因过表达的方式可以将小鼠体细胞重编程为诱导多潜能干细胞（即iPS细胞），人的 iPS 细胞随后在2007年成功建立。iPS 技术打破了传统胚胎干细胞的伦理限制，也为建立病人自体特异的干细胞系提供了新的方法，大大加速了干细胞临床应用的进程，与体细胞核移植技术一同获得了 2012 年诺贝尔生理学或医学奖。

然而，尽管在再生医学领域具有巨大的潜力，iPS 技术的真正广泛应用仍面临着如安全性风险、技术难度和成本高等诸多限制，阻碍了 iPS 细胞的临床应用。如何在底层技术上取得原创性突破、开发更加安全和高效的多潜能干细胞制备方法，是亟需解决的关键问题。

2022年4月13日，北京大学邓宏魁团队在 Nature 期刊在线发表题为：Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells 的论文。

该研究实现了完全利用化学小分子诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞，开辟了人多潜能干细胞制备的全新途径，是继“体细胞核移植”和“转录因子过表达”之后，首次由我国自主研发的新一代人多潜能干细胞制备技术，为我国干细胞和再生医学的发展解决了底层技术上的“瓶颈”问题。

邓宏魁团队长期以来致力于开发调控细胞命运的新方法和建立多潜能干细胞制备的全新底层技术。2013年，邓宏魁团队在 Science 发表了一项原创性研究成果，仅使用外源化学小分子就可以逆转细胞命运，将小鼠的体细胞重编程为多潜能干细胞（称为CiPS细胞），该方法被称为化学重编程。

该研究开辟了一条全新的细胞重编程途径，也为进一步揭示重编程的分子机制和细胞命运调控的基本规律提供了重要基础。但是与小鼠细胞相比，人类成体细胞特性和稳态的调控更加复杂，在表观遗传层面上存在重重障碍，严重限制了在人类成体细胞利用外源刺激的方式激发细胞可塑性的可能。

自2013年以来，尽管众多国际团队在小鼠化学重编程工作的启发下进行了大量尝试，却一直未能实现仅使用化学小分子将人体细胞诱导为多潜能干细胞，如何通过化学重编程诱导人类体细胞获得多潜能性被领域内认为很可能是无法解决的难题。

图1 细胞重编程制备多潜能干细胞技术的发展

邓宏魁团队经过长期坚持不懈的努力，终于在这一瓶颈问题上取得了突破。蝾螈等低等动物在受到断肢损伤后，损伤处的体细胞会自发改变本身的特性，发生去分化过程达到与胚胎发育阶段类似的状态并获得一定的发育可塑性，从而实现肢体的再生。受到这种再生过程的启发，研究团队进行了大量化学小分子的筛选和组合，最终发现高度分化的人成体细胞在特定化学小分子组合的作用下同样可以发生类似去分化的现象，获得具有高度可塑性的中间状态，并以此为基础最终实现了不依赖外源转基因、完全利用化学小分子诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞（即人CiPS细胞）的人体细胞化学重编程技术。