IPSC化学重编程技术与传统重编程技术的区别及优势
文章来源：细胞智谷，作者：RainForest
8月16日，生命科学领域大牛，干细胞生物学专家邓宏魁教授荣获“生命科学奖”，而在此之前，此奖项也曾颁发给袁隆平、施一公等著名学者。
未来科学大奖，自2016年设立以来，素有“中国诺贝尔奖”之美誉，其科学委员会于8月16日公布2024年获奖名单。生命科学领域大牛，干细胞生物学专家邓宏魁教授荣获“生命科学奖”，而在此之前，此a奖项也曾颁发给袁隆平、施一公等著名学者。
邓宏魁教授的获奖理由为：表彰他开创了利用化学方法将体细胞重编程为多能干细胞，改变细胞命运和状态方面的杰出工作。
IPSC面临的挑战
IPSC技术最初是由日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）于2006年发现，并凭此在6年后，2012年获得了诺贝尔生理学或医学奖。
它的核心是通过导入特定的转录因子将成熟体细胞重编程为具有多能性的干细胞状态，之后在适当条件下培养，这些被重编程过的细胞会展现出干细胞的特征，甚至能够重新分化。
基于此，我们不难发现，IPSC技术的魅力在于“理论上的无限”。
众所周知，人会老去，而在生命科学领域，存在着理论证明人类衰老的本质就是细胞衰老。导致细胞衰老的机制也是众说纷纭，总结一下，大体上是由DNA损伤、端粒缩短、癌基因激活或细胞器应激等学说组成。
iPSC技术，正是通过重编程已经成熟的体细胞，使其恢复到类似胚胎干细胞的状态，进而绕开这些衰老的机制，在理论上实现使用iPSC技术来不断更新和修复乃至置换身体中衰老的细胞和组织。这种可能性美好超前，这种生生不息的无限魅力，更是吸引着囿于时空限制、希望突破寿命论的人类。
但理论毕竟是理论，IPSC需要解决的第一个问题，就是如何保证重编程的效果精准且安全。具体来说，转录因子过表达的方法很难精确操控重编程效果，并且可能导致未知的基因整合以及致癌。
而邓宏魁教授此次获奖，就是因为他为这个首要的问题提供了一个可行的方法，在解决重编程步骤精确性上，做出了原创性地，突破性的工作。
邓宏魁教授对IPSC的革新
上文也说过，基础的IPSC重编程是通过导入特定的转录因子来实现的，而邓宏魁教授则是在不依赖卵母细胞和转录因子等细胞内源物质的情况下，仅仅使用外源性化学小分子，就逆转了细胞命运，成功将小鼠体细胞重编程为多潜能干细胞的方法。
这一初步的成果在山中伸弥获诺贝尔奖的后一年，于2013年首次在《Science》杂志上发表。
之后，经过将近十年的深入挖掘，2022年，邓宏魁团队在《Nature》杂志上发表了另一项突破性研究成果，其研究组建立了安全、简单、易于调控和标准化的人多能干细胞制备技术，即化学重编程技术，完全使用化学小分子诱导人成体细胞转变为多能干细胞，其模拟了外界信号刺激，驱动细胞命运发生分阶段的转变，具有高度的可控性。
综上，我们很容易就能看出化学重编程与传统重编程技术存在本质区别：传统转基因重编程技术如诱导多潜能干细胞技术（iPS技术），是通过细胞内源转录因子的过表达，驱动细胞命运发生直接转变；而化学重编程是利用外源的化学小分子模拟外界信号刺激，驱动细胞命运以分阶段的方式发生转变。
故而，其优势也很明显，在于：
1. 安全性：化学小分子作为非整合方法，避免了传统转基因操作可能引发的安全问题，如基因组的随机整合可能导致的不稳定性和潜在的致癌风险 。
2. 操作简便性：化学小分子具有更强的时空调控性，操作简单，作用可逆，可以精确操控细胞重编程过程 。
3. 高效性：邓宏魁团队最新建立的化学重编程体系，大幅提高了重编程效率，诱导周期由原来的50天缩短到30天以内，最短16天即可完成诱导，诱导效率最高可达31%
此外，邓宏魁教授的研究并不仅仅停留在理论上。
2023年1月9日，《Nature Metabolism》上，邓宏魁教授提出了一种全新的胰岛移植策略。在此前已成功开发了化学重编程技术的基础上，团队利用小分子诱导人成体细胞转变为多能干细胞，为使用干治疗提供了新的细胞来源。
在这项研究中，邓宏魁团队通过腹直肌前鞘下移植的方法，有效地支持了hCiPSC分化胰岛细胞的早期存活和长期功能维持。
研究显示，接受移植的糖尿病模型猴的血糖控制得到了显著改善，且内源胰岛素分泌水平大幅提升，能响应血糖浓度变化，移植后的细胞功能明显优于现行的临床移植方案。
同期Nature Metabolism高度评价，“这项研究成果令人兴奋。首先，该研究为胰岛细胞移植提供了一个全新的部位，此部位便于移植且细胞容量大。其次，移植的胰岛细胞在该部位存活和功能很好。此外，从临床转化的角度来看，研究在非人类灵长类模型上实施，意义重大”。
借邓教授自己说过的一段话为本文作结：
“我对生命充满热情，相信无论年龄多大，人都应该持续成长，否则就失去了活力。多年来，我的好奇心和激情始终如一，这与年龄无关。我认为，对科学的态度也是如此，这是非常重要的。这有点像我研究的多能干细胞，它们具有强大的再生能力，能发育成身体内几乎所有类型的细胞，就像一颗不断生长的种子。”
生命的无限，值得我们为之奋斗一生。
