2006 年,日本科学家山中伸弥等人利用四个转录因子(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)将小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)和成体成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)[1],iPSCs 和胚胎多能干细胞(embryonic stem cells, ESCs)一样,具有自我更新的能力,在体外可以长期扩增,并能够分化为三个胚层的组织和细胞。这一研究成果使得重编程的研究工作如火如荼。
重编程(reprogramming )是指通过一定的手段使已经分化的细胞回复到具有分化能力的干细胞的状态。根据所用方法的不同,重编程可以分为转录因子介导的重编程和非转录因子的重编程。非转录因子介导的重编程常用的方法为小分子化合物。
小分子化合物在重编程领域具有得天独厚的优势。首先,小分子化合物避免了转录因子介导重编程常用到的病毒载体整合进基因组,不会破坏细胞基因组的结果,安全性较高;其次,大部分小分子化合物均能以渗透的方式进入细胞内发挥作用,省去了细胞转染、病毒包装、细胞感染等繁琐步骤,且便于进行定量研究,可操作性强;此外,小分子化合物结构多样、靶点清晰、价格低廉、易于获得且可选择性大;最后,小分子化合物价格相对低廉,可节省大量成本。
图1.分化和重编程的影响机制
2011 年,中国科学家邓宏魁等人