干细胞与分化

重编程(reprogramming)

/ ree-PROH-gram-ing /

想象重置一台为某一特定工作专门定制过的电脑——抹掉它的专门化设置,让它回到一种干净的状态,从这里出发它可以被配置去做任何任务。重编程就是对一个活细胞所做的这种重置:取一个已经确定为某种身份的细胞,把那个身份擦除或倒回,使它能够取得一种不同的、往往更灵活的身份。

确切地说,重编程是一种通过改变细胞的基因表达程序来切换其身份的实验过程——最著名的就是把一个专门化细胞带回多能状态。它之所以可行,是因为分化是由可逆的控制(哪些基因被打开,加上像 DNA 甲基化这样的表观遗传标记)来执行的,而非由永久的 DNA 改变。重编程会越过这些控制,通常通过迫使细胞表达主导性转录因子,从而重置细胞的内部程序。制造 iPSC 就是最广为人知的例子。

重编程之所以重要,是因为它推翻了一个根深蒂固的假设:成熟细胞的身份是一种单向、永久的承诺。我们现在知道,细胞的身份经过努力是可以被改写的。这支撑着 iPSC 技术与疾病模型。但它在实验室里既慢、效率又低、也不完美,而一个被强行拉出正常状态的细胞带有风险——包括重置不完全和形成肿瘤——所以重编程是一种仍在被设法变得安全可靠的强大工具。

细胞身份可被重置的一个早期线索来自克隆:把一个成体细胞的细胞核移入一个被清空的卵细胞,能够产生出一个全新的生物体,表明那个成体细胞核仍保有一套完整、可重新启动的程序——这正是后来被用来制造 iPSC 的同一原理。

核移植:被放进卵细胞的成体细胞核,能够重新启动完整的程序。

重编程改写的是细胞使用哪些基因,而不是它的 DNA 序列——基因组保持不变;改变的是叠加在它之上的表观遗传与基因表达程序。

又称
cellular reprogrammingnuclear reprogramming细胞重编程細胞重新編程