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从肌肉收缩到神经传导，哺乳动物的细胞特化使个体得以行使各种不同的功能。正如专注于某一特定工作的行家很少转行，从一个已分化的细胞类型向另一类型转变的过程也是非常罕见的。然而最近，日本理化学研究所发育生物学实验室的小保方晴子（Obokata Haruko）和同事发现，将从新生小鼠身上分离的细胞暴露在弱酸性的环境中，能够使细胞恢复到未分化状态，并使其具备分化成任何细胞类型的潜能。小保方晴子团队的两项研究成果都发表在《自然》上。
小保方晴子在实验室。图片来源：
之前的研究表明，细胞类型的转换能够利用“细胞重编程”实现——通过在特定条件下引入某些转录因子，研究者可以改变细胞的特化程度。，日本的山中伸弥团队通过调控4种转录因子获得了诱导性多能干细胞（iPSCs）。山中伸弥因此获颁诺贝尔生理学奖，全球的干细胞研究也开始步入新的时代。，加州大学旧金山分校的丁盛团队发现了化学诱导多能干细胞（CiPSCs）。而现在，小保方晴子和同事向世人宣布，纯物理刺激也许已足以实现细胞类型的转变。
小保方晴子和同事通过荧光蛋白监测细胞的多能性，如果目标细胞展现出与多能性相关的基因表达，他们就可以检测到绿色荧光。研究者对不同环境压迫条件下的白细胞进行了检测，发现短期暴露在低pH溶液中的白细胞，有部分激活了多能性标记。研究者将这些细胞收集起来，发现它们具备早期胚胎的基因标记——他们将这种现象称之为“刺激触发的多能性获得”（STAP）。
环境胁迫（pH5.7溶液处理约30分钟）使淋巴细胞开始表达多能性基因标记（Oct4）。左：对照组淋巴细胞；右：STAP细胞。图片来源：小保方晴子
研究者将STAP细胞注射入小鼠胚胎，结果获得了嵌合体小鼠——小鼠的细胞既有由胚胎分化出来的部分，也有从STAP分化出来的部分——嵌合体反映出STAP具有细胞多能性，而这原本被认为是胚胎干细胞和iPSCs所特有的性质。与上述两种干细胞不同，STAP细胞几乎不具备自我更新能力，只能存活几天。不过，当把STAP细胞转移到用于培养多能干细胞的培养基中后，研究者观察到了STAP细胞的增殖，并发现细胞呈现出胚胎干细胞的结构特征与基因表达模式。研究者将以这种方式制备的能够自我更新的STAP细胞称为STAP干细胞。
STAP细胞除了形成胚胎之外，也能够形成滋养细胞，并进一步发育成胎盘——分化成胚外组织的潜能在胚胎干细胞和iPSC中都是很少见的。这意味着，STAP细胞所具有的发育潜能异常广阔。用培养滋养层干细胞的培养基培养STAP细胞，同样能使STAP细胞增殖，并引导它们向类似滋养层干细胞的方向分化。研究者指出，STAP细胞可能代表着胚外组织细胞系与胚胎细胞系分离前的细胞状态，也可能是具有向胚胎或胚外组织分化趋势的两类细胞的集合体，或者就是一种人为造就的不定向细胞类型。
完全由STAP细胞发育而来的小鼠胚胎。可见小鼠的心脏跳动。视频来源：小保方晴子
尽管目前小保方晴子和同事们只成功使用新生小鼠的不同组织获得过STAP细胞，成体细胞乃至其他物种的细胞是否也能通过类似的方法制备STAP细胞还有待验证。但无论如何，纯物理刺激能够使已经分化的细胞恢复到多能状态这一现象的发现，对致力于以更简便方式制备病患特异性干细胞的研究者而言，无疑是一大振奋人心的喜讯。
信息来源：Nature
文章题图：the-japan-
