廣州健康院揭示體細胞多能性調控的新機制
近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院鄭輝課題組在國際學術期刊The EMBO Journal在線發表了題為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轉換協同調控體細胞重編程的新機制。
上皮和間質狀態是兩種主要的細胞狀態。多細胞生物通過細胞在上皮和間質狀態間反復的轉換形成復雜的組織結構。大量研究表明上皮間質轉換（EMT，epithelial-mesenchymal transition）和間質上皮轉換（MET，mesenchymal-epithelial transition）參與多種生物學過程。早期的研究表明MET是成纖維細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在多種細胞命運決定和轉換過程中發揮重要作用，但是具體調控機制并不明確，都是需要深入研究的科學問題。
研究團隊利用新型培養基（5C 培養基）在成纖維細胞重編程的早期誘導EMT，并證明早期EMT可以有效促進多能性重建的過程。早期EMT可以有效促進細胞能量代謝模式由氧化磷酸化向糖酵解的轉變（OXPHOS-glycolysis switch, OGS）；而在重編程早期利用小分子或者轉錄因子單獨誘導OGS也可以觀察到EMT。進一步的研究表明早期EMT與OGS通過下游關鍵轉錄因子之間的轉錄激活形成正反饋環路。在重編程早期，EMT和OGS通過下游關鍵轉錄因子共同激活一系列表觀遺傳調控因子，通過上調這些因子的表達進一步激活核心多能性轉錄因子的表達，有效促進多能性重建過程。研究團隊隨后在胚胎干細胞向肝臟細胞分化以及神經膠質細胞向神經細胞轉分化過程也分別驗證了早期EMT與OGS的相關性，以及兩者對上述表觀遺傳調控因子的調控作用。在重編程后期，EMT與OGS共同作用將細胞重編程到一個新的多能性狀態（5C state），基于公共數據庫中的數據集，也可以觀察到部分細胞具有與這樣的新多能干細胞類似的基因表達譜，提示EMT與OGS的正反饋作用可能在早期胚胎發育以及多能性調控中發揮重要作用。此外，鑒于上皮間質間轉換和能量代謝在腫瘤發生發展中的重要作用，這一研究成果或可以為腫瘤研究提供新的視角。
該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項，中科院前沿科學重點研究計劃，國家自然科學基金，廣東省干細胞與再生醫學重點實驗室和廣東省科技計劃項目的資助。
代謝模式與上皮間質轉換協同調控體細胞重編程的機制
