2月24日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院鄭輝課題組在國際學(xué)術(shù)期刊The EMBO Journal 在線發(fā)表了題為Metabolic switch and epithelial–mesenchymal transition cooperate to regulate pluripotency 的研究論文，該成果揭示了代謝模式與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換協(xié)同調(diào)控體細(xì)胞重編程的新機(jī)制。
　　上皮和間質(zhì)狀態(tài)是兩種主要的細(xì)胞狀態(tài)。多細(xì)胞生物通過細(xì)胞在上皮和間質(zhì)狀態(tài)間反復(fù)的轉(zhuǎn)換形成復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。大量研究表明上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換（EMT，epithelial-mesenchymal transition）和間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)換（MET，mesenchymal-epithelial transition）參與多種生物學(xué)過程。早期的研究表明MET是成纖維細(xì)胞重編程早期的重要過程，而在正常的MET之前引入短暫的EMT可以有效提高重編程效率。這樣的順序性EMT-MET在多種細(xì)胞命運(yùn)決定和轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮重要作用，但是具體調(diào)控機(jī)制并不明確，都是需要深入研究的科學(xué)問題。
　　研究團(tuán)隊(duì)利用新型培養(yǎng)基（5C 培養(yǎng)基）在成纖維細(xì)胞重編程的早期誘導(dǎo)EMT，并證明早期EMT可以有效促進(jìn)多能性重建的過程。早期EMT可以有效促進(jìn)細(xì)胞能量代謝模式由氧化磷酸化向糖酵解的轉(zhuǎn)變（OXPHOS-glycolysis switch, OGS）；而在重編程早期利用小分子或者轉(zhuǎn)錄因子單獨(dú)誘導(dǎo)OGS也可以觀察到EMT。進(jìn)一步的研究表明早期EMT與OGS通過下游關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之間的轉(zhuǎn)錄激活形成正反饋環(huán)路。在重編程早期，EMT和OGS通過下游關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子共同激活一系列表觀遺傳調(diào)控因子，通過上調(diào)這些因子的表達(dá)進(jìn)一步激活核心多能性轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，有效促進(jìn)多能性重建過程。研究團(tuán)隊(duì)隨后在胚胎干細(xì)胞向肝臟細(xì)胞分化以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化過程也分別驗(yàn)證了早期EMT與OGS的相關(guān)性，以及兩者對上述表觀遺傳調(diào)控因子的調(diào)控作用。在重編程后期，EMT與OGS共同作用將細(xì)胞重編程到一個新的多能性狀態(tài)（5C state），基于公共數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)集，也可以觀察到部分細(xì)胞具有與這樣的新多能干細(xì)胞類似的基因表達(dá)譜，提示EMT與OGS的正反饋?zhàn)饔每赡茉谠缙谂咛グl(fā)育以及多能性調(diào)控中發(fā)揮重要作用。此外，鑒于上皮間質(zhì)間轉(zhuǎn)換和能量代謝在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要作用，這一研究成果或可以為腫瘤研究提供新的視角。
　　該研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和廣東省科技計劃項(xiàng)目的資助。
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　　代謝模式與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換協(xié)同調(diào)控體細(xì)胞重編程的機(jī)制