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促进化学重编程的小分子药物细胞命运调控

化学重编程利用化学小分子实现体细胞重编程,是干细胞化学生物学的核心及前沿(ProteinCell,)。利用重编程技术获得的多能干细胞,具有分化成各种细胞、组织和器官的潜能,在疾病模型、药物筛选、细胞治疗及#再生医学#中具有极其广泛的应用前景。

年4月28日,浙江大学生命科学研究院祝赛勇实验室在TheEMBOJournal在线发表题为inhibitionofSykpromoteschemicalreprogrammingviametabolicrewiringandH2Sproduction的研究论文,发现促进化学重编程的小分子药物,并揭示细胞命运调控新机制。

针对目前小鼠细胞化学重编程效率低和机制不清晰等问题,祝赛勇实验室在前期研究基础上(NatureCommunications,),开展了化学小分子筛选,发现小分子药物R显著提高细胞重编程效率。利用优化后的化学重编程技术获得的干细胞(ciPSCs)具有多能性,可以分化发育成各种组织器官类型;将干细胞打到小鼠的早期胚胎里,可以培养出健康小鼠。

进一步开展机制研究,发现R通过抑制Syk-Ca2+-Cn-NFAT信号通路发挥作用;通过转录组测序,发现R显著促进丝氨酸-甘氨酸-苏氨酸代谢轴中的关键基因表达;CUTTag等实验表明,NFAT是这些基因的直接上游抑制因子;进一步通过代谢组分析,揭示R可以提高丝氨酸-甘氨酸-苏氨酸代谢、转硫途径及半胱氨酸代谢的关键代谢物水平;R处理后,半胱氨酸代谢产物硫化氢(H2S)水平显著上升;非常有意思的是,硫化氢可以调控化学重编程。

综上所述,该研究不仅优化了化学重编程技术,而且揭示出体细胞重编程新机制。祝赛勇研究员在丁胜教授实验室做博士后期间,首次提出通过代谢重塑调控体细胞重编程这一全新概念(CellStemCell,);本研究进一步加深人们对细胞命运转换过程中代谢调控的认知。非常重要的是,半胱氨酸代谢产物硫化氢参与细胞命运调控,成功逆转细胞发育时钟,助力返老还童和再生梦想。

祝赛勇实验室级博士研究生王卫云为论文的第一作者,祝赛勇研究员为论文的通讯作者。

图释:R通过代谢调控和H2S促进化学重编程

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