體細胞多能性重編程技術可通過使用重編程轉錄因子(主要是Oct4,Sox2和Klf4)將已分化體細胞轉化為誘導多能幹細胞(iPSC),該技術於2006年首次發表,山中伸彌教授因此成果於2012年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。然而,該技術涉及的確切分子機製仍然有待研究。Jauch團隊專注於研究Oct4和Sox2轉錄因子及其在重編程過程中如何發揮主導作用。通過利用基因組學技術比較野生型和突變體Oct4與Sox2的結合方式後,他們驚訝地發現Sox2而非Oct4是開啟體細胞重編程的關鍵因子。在重編程起始階段,Sox2“攻擊”和“喚醒”體細胞中處於沉默狀態的多能性基因,這是激活它們的首要條件。Oct4在這一階段對體細胞特性的抑製並不重要,扮演著可有可無的角色。然而,為了最終打開相關的基因網絡以建立多能性,Sox2和Oct4緊密合作,共同完成這項工作。在重編程後期,Oct4逐漸起主導作用。一旦細胞變成多能幹細胞,多能性的維持對Oct4與Sox2結合的依賴性大大降低。而Oct6因結合不同的基因組位點,並且缺乏與Sox2結合的偏向性,因此不能取代Oct4進行多能性重編程。這些發現解答了多能性重編程研究領域的一些爭議問題,將為改造Sox2,Oct4及相關因子以更快速,高效和可靠地進行細胞重編程提供方向,為最終實現幹細胞和再生醫學的臨床應用提供可能。

這項研究由中美德三方科學家合作完成,得到了中國科學院、世界科學院、國家自然科學基金委員會和廣東省科學技術廳等多方麵的經費支持。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11054-7