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細(xì)胞可塑性：打開疾病黑箱的新“鑰匙”
細(xì)胞可塑性，意味著細(xì)胞命運(yùn)的決定、轉(zhuǎn)變和重塑，有望成為打開諸多疾病黑箱的新“鑰匙”。
11月9日，以“細(xì)胞可塑性調(diào)控與細(xì)胞工程應(yīng)用”為主題的香山科學(xué)會(huì)議學(xué)術(shù)討論會(huì)在上海舉行。與會(huì)專家認(rèn)為，對(duì)于細(xì)胞可塑性調(diào)控與改造應(yīng)用的科學(xué)研究將有助于解決癌癥等重大疾病診療的瓶頸問題。
打開疾病“黑箱”的鑰匙
增殖、分化、衰老、死亡……作為生命的基本結(jié)構(gòu)和功能單元，細(xì)胞命運(yùn)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都與人類疾病息息相關(guān)。
“以癌癥為例，與正常組織相比，惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中細(xì)胞展現(xiàn)的多樣性、異質(zhì)性是把細(xì)胞命運(yùn)可塑性發(fā)揮到極致的病變過程。”會(huì)議執(zhí)行主席之一、中國科學(xué)院院士、軍事醫(yī)學(xué)研究院研究員張學(xué)敏在會(huì)議報(bào)告中指出，“而腫瘤治療中展現(xiàn)的耐藥性則是腫瘤細(xì)胞重塑結(jié)構(gòu)和功能，逃脫被殺死命運(yùn)的集中體現(xiàn)。”
因此，細(xì)胞可塑性是一個(gè)新的視角，能夠幫助科學(xué)家們?cè)诩?xì)胞水平認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)生。
進(jìn)一步地，張學(xué)敏在此次會(huì)議上提出“細(xì)胞醫(yī)學(xué)”概念，指在認(rèn)識(shí)細(xì)胞可塑性的基礎(chǔ)上，通過細(xì)胞修復(fù)、細(xì)胞改造、細(xì)胞調(diào)控等手段實(shí)現(xiàn)疾病治療的醫(yī)學(xué)科學(xué)。
一些前瞻性研究已經(jīng)開始展開。今年3月，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員曾藝研究組在《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表研究論文，他們發(fā)現(xiàn)并鑒定了小鼠胰島中的干細(xì)胞類群，基于這些干細(xì)胞建立了小鼠胰島類器官體外長期擴(kuò)增的培養(yǎng)體系。這項(xiàng)研究圍繞成體干細(xì)胞的可塑性，為未來徹底治愈糖尿病提供了理論和技術(shù)的支持。
“細(xì)胞醫(yī)學(xué)是細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)交叉融合領(lǐng)域，既是細(xì)胞生物學(xué)今后發(fā)展的方向，也是醫(yī)學(xué)發(fā)展賴以進(jìn)步的動(dòng)力。”張學(xué)敏總結(jié)。
多種復(fù)雜機(jī)制待解
從細(xì)胞命運(yùn)的時(shí)間維度上看，細(xì)胞可塑性主要著眼于細(xì)胞命運(yùn)決定過程中未達(dá)到成熟和穩(wěn)定水平的時(shí)期——干細(xì)胞可以分化為多種細(xì)胞群類，分化后的細(xì)胞在應(yīng)激情況下可以轉(zhuǎn)換細(xì)胞身份和屬性，分化的細(xì)胞也可以被誘導(dǎo)產(chǎn)生多能干細(xì)胞……
在專家們看來，細(xì)胞可塑性有著復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制，亟待開展深入研究。例如，表觀遺傳因子被認(rèn)為是細(xì)胞可塑性調(diào)控的要素之一。中科院生物物理研究所研究員朱冰在會(huì)議報(bào)告中提到：“近年來發(fā)現(xiàn)的各種細(xì)胞命運(yùn)可塑性的障礙因素往往是表觀遺傳因子。因此，對(duì)表觀遺傳障礙的去除是細(xì)胞可塑性得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。”
同時(shí)，近10年研究也表明，長非編碼RNA參與染色體、細(xì)胞核亞結(jié)構(gòu)域、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后、翻譯和翻譯后以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基因表達(dá)調(diào)控，是細(xì)胞命運(yùn)決定調(diào)控過程中不可或缺的生物大分子。中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員陳玲玲指出，由于長非編碼RNA分子多樣，細(xì)胞核亞結(jié)構(gòu)域體積微小、結(jié)構(gòu)精細(xì)和致密，開展相關(guān)研究仍具挑戰(zhàn)性。
此外，闡明代謝物在體內(nèi)的感知和信號(hào)傳遞機(jī)制、糖原合成儲(chǔ)存驅(qū)動(dòng)細(xì)胞癌變的過程等與細(xì)胞可塑性機(jī)制相關(guān)的前沿研究，也受到與會(huì)專家關(guān)注。
尚需開發(fā)先進(jìn)“利器”
“看”清細(xì)胞可塑性的各種復(fù)雜機(jī)制，本質(zhì)上是捕捉各種生物大分子的瞬間作用，這對(duì)新工具、新方法提出了要求。
由我國科學(xué)家全權(quán)主導(dǎo)提出的“基因組蛋白質(zhì)標(biāo)簽計(jì)劃（GTP）”將成為細(xì)胞可塑性研究的有效工具。該計(jì)劃基于中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員李勁松課題組開發(fā)的“人造精子細(xì)胞”介導(dǎo)的半克隆技術(shù)，在這類細(xì)胞中的特定蛋白質(zhì)戴上一頂“帽子”，再通過“受精”產(chǎn)生攜帶“帽子”的半克隆小鼠，實(shí)現(xiàn)在體、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)研究這些蛋白質(zhì)的功能。
李勁松在此次會(huì)議上介紹，目前，GTP計(jì)劃已經(jīng)獲得超過1216個(gè)標(biāo)簽的“人造精子細(xì)胞”和251個(gè)標(biāo)簽小鼠。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授姚雪彪表示，調(diào)節(jié)細(xì)胞可塑性的無膜細(xì)胞器與蛋白質(zhì)機(jī)器具有高度動(dòng)態(tài)性，在分子水平實(shí)時(shí)研究其行為機(jī)制面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。“技術(shù)層面，尚需突破的還有新一代結(jié)構(gòu)照明動(dòng)態(tài)超分辨成像、無膜細(xì)胞器理化表征-分子動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)可控技術(shù)、時(shí)空關(guān)聯(lián)光譜成像與冷凍電鏡三維重構(gòu)技術(shù)的融合等。”
與會(huì)專家期待，在多學(xué)科融合與協(xié)同下，發(fā)展出細(xì)胞可塑性研究新技術(shù)方法，盡快解決細(xì)胞可塑性領(lǐng)域的諸多科學(xué)問題，為面向人民生命健康提供重要科學(xué)支撐。
