美国科学家证实物理特性可助细胞“返老还童”

据物理学家组织网10月21日（北京时间）报道，美国科学家首次证实，在对成熟细胞进行重新编程让其回到类似胚胎状态的“返老还童”过程中，物理特性能取代某些化合物，显著提升这一过程的效率。新方法不仅可控性更高，副作用也更少。相关研究发表在今天出版的《自然·材料学》杂志网络版上。

实验中，加州大学伯克利分校的生物工程师在10微米宽、3微米高平行沟槽的表面，对从人体皮肤和老鼠耳朵中提取出的成纤维细胞进行重新编程。当将这些细胞在专门用于给细胞重新编程的“鸡尾酒”中培育几周后，他们发现，新方法让成纤维细胞“返老还童”的数量是在一个平滑表面培育的5倍。这一方法得到的诱导多能干细胞能分化或发育成身体内的任何细胞，在再生医学领域具有重大价值。

英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥因为发现成熟细胞可以重新编程为未成熟的细胞，进而发育成人体的所有组织，获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。科学家们认为，通过对人体细胞进行重新编程，可以研究出诊断和治疗疾病的新方法。

但目前在细胞重新编程过程中，科学家们一般会使用一个病毒或化合物，将改变基因的蛋白质引入成熟细胞内。该研究的主要作者、加州大学伯克利分校生物工程学研究生蒂莫西·唐宁说：“这些方法效率比较低下，且某些强加的遗传或化学操控可能会产生无法预期的影响。比如，丙戊酸钠能显著改变细胞的表观遗传状态，也能导致细胞内出现无法预料的变化。很多人希望能另辟蹊径，对这种重新编程过程进行改进。”

该研究的主要负责人、该校生物工程学教授李嵩（音译）表示：“我们的研究首次证明，生物材料的物质特性能替代某些生物化学因子；生物物理信号能变成细胞内的化学信号，诱导细胞发生改变。”

以往，就有研究证明，物理学和力学因素会影响细胞的命运，但其对表观遗传状态和细胞重新编程有何影响并不清楚。最新研究发现，在做成微槽状的生物材料上培育细胞会提升重新编程的质量以及“返老还童”细胞的数量，效率也可与丙戊酸钠相媲美。

研究人员表示，他们正在研究这一方法是否最终能在细胞的重新编程中替代丙戊酸钠或其他化合物，以及这种生物物理因素是否有助于细胞重新编程成特定类型的细胞（例如神经细胞等）。