人們總是說，我們無法逃避我們的過去——無論發(fā)生多大的改變，我們仍然保有過去的記憶；我們的細胞也是如此。成體細胞如皮膚細胞或血細胞，都具有細胞“記憶”——記錄著細胞從未定型的胚胎干細胞發(fā)育為特化成體細胞過程中所發(fā)生的改變。

現(xiàn)在，來自麻省總醫(yī)院(MGH)哈佛干細胞研究所的研究人員與來自奧地利分子生物技術研究所(IMBA)和分子病理學(IMP)研究所的科學家合作鑒別出了一些基因，當它們受到抑制時可有效地消除細胞的記憶，使得細胞更容易重編程，由此能夠更快、更有效地實現(xiàn)重編程過程。這項研究發(fā)布在12月9日的《自然》（Nature）雜志上。

麻省總醫(yī)院哈佛干細胞研究所核心成員、哈佛大學干細胞和再生生物學系Konrad Hochedlinger博士，與奧地利分子病理學研究所的Johannes Zuber是這篇論文的共同資深作者。Hochedlinger是世界級的細胞重編程專家，國際干細胞界最耀眼的新星，他在2009年被國際干細胞學會評為年度杰出年輕科學家。

Hochedlinger在iPS這一新興領域做出了一系列重要的貢獻，如優(yōu)化得到iPS的方法（減少重編程因子，使用非整合載體）；闡明p53在重編程中的重要作用；發(fā)現(xiàn)iPS細胞中印跡基因異常沉默跟其發(fā)育潛能的關系；與George Daely的實驗室同時揭示來源細胞影響得到的iPS細胞的特性，提出表觀遺傳記憶的概念等。

Hochedlinger說：“我們之所以開展這項研究工作，是因為我們想知道為什么皮膚細胞會是皮膚細胞，為什么它不會在第二天，或下個月，或一年后改變它的身份？”

Hochedlinger解釋說，人體內每個細胞都有相同的基因組（DNA藍圖），在發(fā)育過程中這些基因的開啟和關閉方式?jīng)Q定了每個細胞將變?yōu)楹畏N類型的成體細胞。通過操控這些基因并導入新因子，科學家們可以開啟成體細胞基因組中沉默的部分，將它重編程為另一種細胞類型。

奧地利分子生物技術研究所的Josef Penninger說：“然而，皮膚細胞知道它是個皮膚細胞，甚至是在科學家們將這些皮膚細胞重編程為誘導多能干細胞(iPS細胞)之后——這一過程從概念上要求細胞在取得新身份之前‘忘記’它自己的身份。”

為了鑒別出潛在的因子，該研究小組建立了以一些已知染色質調控因子為目標的基因文庫——這些基因控制了DNA的包裝和標記，參與構建了細胞記憶。

Hochedlinger和論文的共同第一作者、他實驗室的博士后Sihem Cheloufi一起，設計了一種篩查方法測試每一個因子。

在所篩查的615個因子中，研究人員確定了4個染色質調控因子（其中3個以往從未有人描述過）是重編程的潛在障礙。相比于抑制過去已知的一些路障因子可將重編程效率提高3-4倍，抑制新描述的CAF1因子將這一過程的效率提高了50-200倍。并且，在沒有CAF1的情況下，重編程更快速：通常這一過程需要9天，研究人員則在4天后就檢測到了首批iPS細胞。

論文共同第一作者、奧地利分子生物技術研究所的Ulrich Elling說：“CAF1復合物確保了在DNA復制和細胞分裂之時子細胞保留了它們的記憶，其編碼在DNA纏繞的組蛋白上。當我們阻斷CAF-1時，子細胞無法以相同的方式纏繞它們的DNA，喪失了這一信息，轉變?yōu)榘准垺Ｔ谶@種狀態(tài)下，它們對來自外部的信號更加敏感，這意味著我們可以更容易操控它們。”

通過抑制CAF-1，研究人員能夠經(jīng)由一個叫做直接重編程（或轉分化）的過程，跳過形成iPS細胞的中間步驟，將一種類型的成體細胞直接轉變?yōu)榱硪环N類型。因此，CAF-1看起來充當了細胞身份的一個守護者，耗盡CAF-1可促進一種成體細胞類型相互轉變?yōu)榱硪环N類型，及特化細胞轉變?yōu)?span lang="EN-US">iPS細胞。

找到CAF-1，研究人員鑒別出了一個允許擦除和重寫細胞記憶的復合體。“這些細胞忘記了自己是誰，這使得能夠更容易地誘導它們變?yōu)槠渌募毎愋停?rdquo;Sihem Cheloufi說。

Zuber 解釋說，CAF-1有可能為推動細胞“重編程”到疾病建模及測試治療藥物提供了一把通用鑰匙。“最好的情況就是，獲得這一見解，我們手中就握住了一個萬能鑰匙，將允許我們任意地模擬細胞。”