1.大家都知道的維生素C

·維生素C的故事

說起維生素C，它的大名可以說是無人不知、無人不曉吧？可以說是最重要的維生素之一，也是最早發現和研究最多的維生素之一。

不過在這裏我們還是要再多羅嗦幾句：

世界上的大多數脊椎動物都是可以自己合成維生素C的，隻有包括人類在內的靈長類、豚鼠和某些飛行類哺乳動物不能自己合成，是缺乏一種“古洛內酯氧化酶”的酶，所以不能自己合成，隻能靠外界補充。

壞血病在20世紀以前曾長期肆虐，死人無數，到了現代社會，壞血病早就已經快成了被遺忘的單詞了，但是維生素Ｃ缺乏症還是有的，特別是那些飲食習慣不夠好的人。如果你很少吃蔬菜水果，有經常有牙齦出血啦、牙齒動搖啦，皮膚有小的瘀斑啦的，那就很有可能是缺乏維生素C了，需要調整飲食習慣了。

維生素C是一種相對很安全的維生素，即使一次大量服用也不會造成傷害，因為它會隨著尿液很快的排出體外。不過有報道說長期大量服用會導致泌尿係結石，所以吃夠量就行了。

目前國際上普遍實行的是每人每天補充60~75mg。

·以前我們用維生素C做什麼？

維生素C有什麼作用呢？

從機製上講，維生素Ｃ主要是做為一種抗氧化劑在機體中起作用的，這種抗氧化劑的作用又主要是作為氧化酶的輔助因子（很多維生素都是各種酶的輔助因子）來發揮作用的。這些酶主要是羥化酶，可以把小分子物質比如氨基酸進行羥化，從而改變結構，產生作用。是膠原蛋白、肉堿和去甲腎上腺素合成所必需的，這些都是機體維持正常生理功能所必需的，所以可以想見，缺乏維生素Ｃ最終會導致死亡。

此外，維生素Ｃ還可以降解病毒的核酸，提高人體中性粒細胞的活性，破壞過敏物質組胺，從而在免疫係統發揮作用；避免低密度脂蛋白的過氧化，保護血管內皮免收低密度脂蛋白毒害而預防動脈粥樣硬化和冠心病；清除活性自由基而預防腫瘤，減緩衰老等等。

有趣的是，維生素C還可以在體外誘導胚胎幹細胞向心肌細胞分化，雖然具體的作用機製還沒有搞清楚，但這個方法已經廣泛的應用於實驗室研究了。

與維生素C相似的，還有維生素Ａ的中間代謝產物維甲酸，20世紀80年代國外有人發現它可以誘導幹細胞向神經細胞分化，上海瑞金醫院的王振義教授提出了一種理論，叫做：“全反式維甲酸誘導分化療法”，認為由於癌細胞分化程度越低惡性化程度越高，如果我們人為的促進癌細胞的分化，就可以阻止癌細胞的惡化而治療癌症。應用這一理論，王教授利用維甲酸治療急性早幼粒細胞白血病(APL)獲得成功，榮獲了國家科技進步獎。

那麼，維生素Ｃ是否也可以治療腫瘤呢？讓我們拭目以待。

2.維生素Ｃ在誘導多能性幹細胞培養中的作用——一個有趣的科研實例

·維生素Ｃ的新作用

在前麵我們已經提到過：2010年1月8日，betway体育下载 裴端卿實驗室在《細胞幹細胞》雜誌發表文章，發現維生素Ｃ可大幅度提高人和小鼠的誘導多能性幹細胞誘導效率。

維生素Ｃ可促進誘導多能性幹細胞的效率

誘導多能性幹細胞是一個非常非常有前景的技術，但是它的效率十分低下卻是一個讓人非常頭痛的問題。在最初的研究中，小鼠的細胞隻有千分之一可以誘導成功，而人類的就更可憐了，隻有萬分之一，這對誘導多能性幹細胞的機製研究和應用開發都是一個橫亙不去的障礙。

所以各國科學家都在朝著這個方向使勁，你追我趕，各出奇招。在這個領域我國的科學家也不甘人後，在世界上首次發現可以利用我們耳熟能詳的維生素Ｃ來提高誘導多能性幹細胞的誘導效率，使誘導多能性幹細胞的誘導實驗從此走向了快車道。

在這個工作中，科學家們發現，在誘導過程中加入維生素Ｃ不但能大幅度的提高誘導多能性幹細胞的誘導效率，還可以提高它的誘導速度，並且在小鼠的實驗中可以看到，加入維生素Ｃ後原本隻是部分地被重編程的細胞也重新走回了重編程的道路，最終完全重編程成為名符其實的誘導多能性幹細胞。

這是一個非常有趣的實驗，通過它我們可以了解科學家們是如何工作的。如何發現問題，解決問題的。

·最初的假設

要談到維生素Ｃ，讓我們先談談SOD――超氧化物歧化酶，這個酶是幹什麼的呢？是用來清除自由基的，通過它我們都知道了自由基的大名。

那麼自由基又是什麼呢？我們知道，現代物理學認為，整個物質世界都是由原子組成的，原子又是由原子核以及在核外高速運動的電子組成。原子之間相互作用，就可以結合成分子，而分子就可組成包括生物在內的大千世界。

當原子組成分子的過程中，它們都要遵循一條特殊的法則：配對原則。就是它們外圍的電子一定要成對出現，如果有不配對的現象它們就會非常活躍，四處尋找配對電子，直到配對成功，才會穩定下來。這種外圍有不配對電子的“結婚狂”分子就是自由基了。

其實“結婚狂”自由基在機體裏是不可或缺的，它在我們傳遞能量的電子傳遞鏈中起著重要的作用，就好像很多單身漢在單位裏都是骨幹一樣。但是一旦脫離了“單位”，無所事事的“結婚狂”就要生事了，攻擊細胞膜，攻擊DNA，是引起衰老的主要因素。

而維生素Ｃ作為一種抗氧化劑正是清除自由基，特別是氧自由基的主力軍之一。

那麼我們為什麼要把維生素Ｃ應用於誘導多能性幹細胞呢？

首先，是基於這樣一個事實：大家在培養細胞時，都發現體外培養的細胞非常容易衰老，通常傳不了幾代就死了，死以前表現出很明顯的衰老跡象。

其次，在誘導誘導多能性幹細胞時，大家都發現，用4個因子比3個因子（沒有c-Myc）效率高很多。C-Myc是一個原癌基因，而癌細胞是很少有衰老現象出現的。

所以，科學家們就做了這樣一個實驗：分別用病毒把4個因子和3個因子轉入小鼠的成纖維細胞，然後測量這些細胞內的氧自由基的含量，結果發現3因子的比4因子及隻轉入了空病毒的對照細胞的氧自由基含量高出了2.5-3倍。

於是，科學家們就調配了一個抗氧化劑的組合來處理這些細胞，包括維生素B1、維生素C、穀胱甘肽和亞硒酸鈉，結果發現果然可以提高3因子的誘導效率。科學家們繼續分別研究這些化合物的作用，結果發現：①維生素Ｂ１、穀胱甘肽和維生素Ｃ都可以下調被誘導細胞內的氧自由基含量；②隻有維生素Ｃ可以大幅度提高3因子的誘導效率；③其他抗氧化劑如白藜蘆醇、維生素Ｅ等也都不能提高3因子的誘導效率。

這就得出了一個非常令人吃驚的結論：維生素C確實可以提高誘導多能性幹細胞的誘導效率，但作用的方式卻不是清除氧自由基的抗氧化作用。

·實驗的修訂

那是什麼機製導致維生素Ｃ提高誘導多能性幹細胞的誘導效率的呢？

先別急，先讓我們確定一下前麵的結論：3因子比4因子產生更多氧自由基，維生素Ｃ可促進3因子的效率，那它促進4因子的效率嗎？如果不促進，那不還是抗氧化劑的作用嗎？

於是，讓我們再重新在4因子條件下重複這個實驗。好！結果出來了，維生素Ｃ同樣也可以促進4因子的誘導效率。

這下放心了，維生素Ｃ的作用確實與抗氧化劑無關，讓我們重新尋找蛛絲馬跡，找到效率提高的真正機製吧！

這可是一個大海撈針的細致活兒，可以誘導多能性幹細胞的誘導機製研究的還不是很清楚，可能的途徑很多；維生素Ｃ起作用的途徑也很多，到底是哪一條在起作用？或者還有我們尚未發現的途徑？就像警察查案一樣，我們需要把嫌疑人一個一個列出來，進行排查，才能找出真相。

首先，我們先來看已知的可以促進誘導多能性幹細胞誘導的通路。比如說α-丙戊二酸，一種組蛋白脫乙酰基酶的抑製劑；或者2i、ERK和GSK3b的抑製劑。它們都是在先前的研究中就已經證實了對誘導多能性幹細胞的誘導有促進作用，而且我們也了解它們的作用途徑的小分子化合物。

這個實驗的邏輯是這樣的：我們在誘導過程中同時加入足夠量的維生素Ｃ和這些化合物，和單獨加入其中一種做對比，如果同時加入後誘導效率比單加一種要高，就說明它們產生了疊加效應，不是利用同一個途徑來提高效率的；反之，就說明維生素C也是通過這條通路起作用的。

但是，這種已知的通路畢竟很少，我們還要想其他辦法。比如說列出與誘導多能性幹細胞形成有關的蛋白，檢測加入維生素C和不加入維生素C時它們的表達量是否有區別。這裏有兩種方法：

首先我們可以用微列陣的方法從mRNA水平來大範圍的掃描幾乎所有蛋白的表達，甚至可以通過每天取樣的方法得到這些蛋白的動態的表達譜。但是這種方法有幾個缺陷：一是不是非常的精確，往往不能給我們確切的答案；二是它隻能告訴我們這個蛋白有沒有在轉錄，以及轉錄了多少，不能告訴我們實際上有多少蛋白，更不能告訴我們這些蛋白是否在發揮作用；最後一點，就是誘導多能性幹細胞誘導的局限性了，我們可以每天取樣，但每天取的樣都是混雜的細胞，處於什麼狀態的都有，而誘導多能性幹細胞誘導的效率是那麼低，真正處於誘導過程中的細胞被大量的混雜的細胞淹沒了，很難得到精確的結果。

其次，我們還可以應用Western bloting的方法來直接檢測某些蛋白的含量，甚至可以通過檢測這些蛋白的活性形式來了解這些蛋白是否真的在起作用。這個方法也有它的局限性：首先，它是通過抗原抗體的反應來檢測的，所以如果我們沒有哪種蛋白的抗體，我們就沒有辦法檢測這種蛋白；其次，它是低通量的，每次隻能檢測少數幾種蛋白，如果要把所有“疑凶”蛋白都檢測一遍簡直就要把人累死了，更何況也沒有那麼多的標本可供檢測。

在這個工作中，科學家們也應用了這兩種方法，先是動態監測了mRNA的表達譜，又選擇性的研究了兩條他們認為最有可能相關的蛋白通路：P53通路和ERK通路。

·得到的結果

結果怎麼樣呢？

首先，VPA和2I與維生素Ｃ合用都出現了疊加效應，說明維生素Ｃ產生作用的途徑和它們是不一樣的。

其次，用微列陣的方法監測誘導多能性幹細胞誘導過程中的蛋白表達譜，顯示當我們加入維生素Ｃ後，很多蛋白都有持續的顯著的快速轉錄。

然後，Western blotting的結果顯示，維生素Ｃ並沒有減少ERK以及ERK的活性形式，但卻明顯降低了P53以及P53通路的另一個蛋白P21的表達。

除此之外，科學家們還得到了以下結果：

1，維生素Ｃ並不是加的越多誘導效率就越高，事實上隻要加很少的量（10μg/ml）就足夠了，但卻必須持續的加，也就是說它在誘導多能性幹細胞誘導的全程都在發揮作用。

2，維生素Ｃ不但可以誘導小鼠的成纖維細胞成為誘導多能性幹細胞，也可以誘導小鼠的乳腺細胞，以及人的成纖維細胞、骨膜細胞等多種細胞，說明它的作用是廣泛的，沒有細胞種類或種屬的特異性。

3，維生素Ｃ可以將部分重編程的小鼠細胞重新帶入重編程進程，使它們完全重編程成為完全的誘導多能性幹細胞。

·結果分析

在我們分析結果以前，我們有必要先講一講P53。

在前麵的誘導多能性幹細胞大事記裏，我們已經提到過P53了：

2008年11月5日，北京大學的鄧宏魁教授在《細胞•幹細胞》雜誌上發表文章，發現P53的小RNA幹擾化合物UTF1可大幅度提高誘導多能性幹細胞的誘導效率，開創了P53在誘導多能性幹細胞機製研究中的先河。

2009年8月9日，山中伸彌其他四位胚胎幹細胞研究方麵的大牛同時分別在《自然》雜誌發表文章，討論P53通路在誘導多能性幹細胞形成機製中的重要作用。可以說在誘導多能性幹細胞機製研究中2009年是P53年。

P53可以說是迄今為止發現最早研究最多的一個抑癌基因，它與腫瘤的發生、生長和凋亡都密切相關。它可以選擇性的抑製或促進某些細胞有絲分裂酶，阻礙細胞進入DNA合成期，抑製細胞的分裂和增殖，這樣就使被損傷的DNA有時間得以修複；或者啟動凋亡過程，通過調節轉錄因子以抑製細胞分裂而阻止腫瘤的發生。

通俗點說，就是P53就是這樣一個基因：當一個細胞的DNA受到損傷時，它就會大量出現，阻止這個細胞繼續分裂，好讓DNA有時間修複（否則DNA的損傷就會傳到子代細胞，那就是突變了，而絕大多數的突變對細胞來說都是不利的，甚至有些還會導致腫瘤。）；如果DNA的損傷太嚴重了沒法兒修複，P53又可以啟動凋亡程序，讓細胞有組織有步驟地自殺；或者使細胞停止生長，細胞的端粒酶活性降低，端粒功能異常，導致細胞衰老，最終導致細胞死亡。

讓我們回過頭來說誘導多能性幹細胞，經典的誘導多能性幹細胞誘導都是要有基因插入的，就算沒有插入，也會有染色體、DNA的劇烈變化，這種變化對細胞來說就有可能被理解成DNA損傷，從而啟動P53係統，導致細胞凋亡或者衰老。這樣，原本應該繼續增殖變化的許多細胞就中途夭折了，這也許就是造成誘導多能性幹細胞誘導效率低下的一個原因。

具體到維生素Ｃ這個案例，在實驗中並沒有檢測到細胞凋亡有什麼改變，而效率的提高卻特別的明顯，所以，科學家們推測，維生素Ｃ的作用可能與細胞衰老有關，而P53也許隻是一個“幫凶”，真正的作用機製還待進一步研究。

·預期展望

從維生素Ｃ的作用方式上來看，它是一個廣譜的長期的小劑量的作用，說明它的作用應該不是在某一個時間點上針對某一個蛋白的作用，也就是說它不是一個開關作用，也沒有反饋調節，而且又有可能是對衰老起作用的，所以它可能起作用的方麵有以下幾個：

a.細胞周期。細胞是在不斷的分裂的，它每分裂一次就會周而複始的經曆一次細胞周期，每個周期都要經曆同樣的一些事件，受同樣的一些酶的控製。在這個過程中有一些開關，也有正負反饋的調節，但是也有一些持續性的作用。

b.表觀遺傳學變化。表觀遺傳學是研究基因的核苷酸序列不發生改變的情況下，基因表達了可遺傳的變化的一門遺傳學分支學科。我們可以這樣理解，把誘導多能性幹細胞的誘導過程看作是一次拆遷，不過這是一種原地重建的“拆遷”，我們把一所房子拆了，再用這個房子的材料重新蓋一間，這樣新的房子就會不可避免的帶有老房子的印記，但我們一次又一次的拆了重建，老房子的印記就會不可避免的發生變化。維生素Ｃ在這個變化中起什麼作用呢？維生素Ｃ是氧化酶和羥化酶的輔助因子，我們需要研究這兩類酶在誘導多能性幹細胞的表觀遺傳學上的改變來確定維生素Ｃ是否是在這個方麵發揮的作用。

c.能量代謝。因為維生素Ｃ是在持續的起作用，所以我們也可以推測它與細胞的能量代謝有關，而能量代謝也與衰老密切相關。

關於維生素Ｃ的前期研究為我們打開了一扇神奇的大門，門裏麵是什麼還未得而知，而僅僅站在門口觀望就已經讓我們興奮不已了。後續的研究將把我們帶入一個更為神奇的世界。