来自中科院广州生物医药与健康研究院的裴端卿教授在诱导多能干细胞（iPSCs）研究领域成果丰硕。近期，针对iPSCs重编程效率这一关键问题，他与合作者在《Cell》子刊上发表题为“Order from chaos: single cell reprogramming in two phases”的评论文章，系统阐述了iPS重编程的两阶段模型。

多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC）是当前干细胞研究的热点，能够分化为体内所有细胞类型，进而形成各种组织和器官。因此，多能干细胞研究不仅具有重要的理论意义，在器官再生、修复和疾病治疗方面也极具应用价值。然而，传统观点认为多能干细胞只能从人胚胎中获得。2007年，美国和日本科学家发现，通过向人及小鼠的正常皮肤细胞中导入KLF4、OCT4、SOX2和C-MYC四种转录因子，即可将体细胞重编程为多能干细胞，即诱导多能干细胞（iPSCs）。这一突破性发现使约翰·戈登（John B. Gurdon）和山中伸弥（Shinya Yamanaka）荣获2012年诺贝尔生理学或医学奖。

尽管iPSCs研究前景广阔，但从实验室走向临床应用仍面临两大瓶颈：重编程效率低和致癌基因（C-MYC和KLF4）的安全隐患。针对效率问题，麻省理工学院的研究人员近期鉴定出新的基因标记物，有望提高重编程效率并预测哪些细胞能成功转化为多能干细胞。该研究对小鼠胚胎成纤维细胞进行重编程，并在不同阶段测量48个已知或推测参与多能性的基因表达水平，从而比较成功重编程、未重编程和部分重编程细胞的基因表达谱。结果显示，在重编程启动后约6天，成功重编程的细胞中Esrrb、Utf1、Lin28和Dppa2四个基因开始表达，它们控制着多能性相关基因的转录。此外，部分重编程细胞中某些传统多能性标记物仍有活性，提示这些标记物并不特异。

更重要的是，研究人员开发了一种基因相互作用的新模式，可操控细胞向多能性转变。传统观点认为重编程是随机过程，但裴端卿教授指出：“iPS细胞的生成之前被认为是部分随机生成多能性细胞，而这一研究改变了这种观点。通过单细胞分析，我们发现了一个随机的早期阶段和一个分层的后期阶段，从而揭示出可变的重编程策略。”这一发现为优化重编程方案、提高效率提供了新思路。

（生物通：万纹）