近70年來(lái),服用維生素C成為人們補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)最普遍的做法。這種吃上去酸酸的藥片似乎是萬(wàn)能的:女士用它美容養(yǎng)顏,男士用它保持精力,醫(yī)生們用它來(lái)幫助患者緩解感冒癥狀、增強(qiáng)抵抗力,國(guó)外研究甚至發(fā)現(xiàn)它還可以改善心情。然而,維生素C的作用還遠(yuǎn)不止于此,日前,它的又一項(xiàng)功效被揭示。
12月2日,中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長(zhǎng)裴端卿等科學(xué)家的一篇論文,以封面文章形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞·干細(xì)胞》上。研究發(fā)現(xiàn)維生素C能夠促進(jìn)體細(xì)胞"變身"為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(IPS),從而掃除體細(xì)胞"變身"為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的分子障礙。
維生素C成為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞這門最新科研領(lǐng)域的一把新鑰匙。
◎多能干細(xì)胞技術(shù)能夠?qū)⑷魏我粋€(gè)階段的細(xì)胞,恢復(fù)到只有受精卵胞才具備的多潛能階段。這就好比讓已經(jīng)成熟的體細(xì)胞"變身",讓衰老的細(xì)胞重新活一次
◎在適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)條件下,體細(xì)胞能變成具有胚胎干細(xì)胞一樣分化潛能的多能干細(xì)胞,可以神奇地分化成特定組織的細(xì)胞,具有再生各種組織器官的潛在功能
◎誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)這扇門并不是一推就開(kāi),原來(lái)其誘導(dǎo)有效率僅有萬(wàn)分之一,維生素C通過(guò)一種特殊酶降低分子障礙影響,提升細(xì)胞"變身"效率100倍
Q1
衰老細(xì)胞可以重生嗎?
胚胎干細(xì)胞被醫(yī)學(xué)界稱為"萬(wàn)用細(xì)胞",它存在于胚胎中,獲取難度較大,而且涉及到倫理問(wèn)題。近年來(lái),一種新的生物技術(shù)--誘導(dǎo)多能干細(xì)胞出現(xiàn),將成年細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)成類似胚胎干細(xì)胞狀態(tài)。
衰老本來(lái)是生物發(fā)育過(guò)程中不可逆轉(zhuǎn)的自然現(xiàn)象。但有趣的是,多能干細(xì)胞技術(shù)能夠?qū)⑷魏我粋€(gè)階段、甚至是高齡老人的細(xì)胞,恢復(fù)到只有受精卵胞才具備的多潛能階段。這就好比讓已經(jīng)成熟的體細(xì)胞"變身",恢復(fù)到了最原始、最年輕的狀態(tài),讓衰老的細(xì)胞重新活一次。
2010年,中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長(zhǎng)裴端卿的實(shí)驗(yàn)室研究成果顯示:發(fā)育的逆轉(zhuǎn)過(guò)程是有規(guī)律可循的,它是由一個(gè)被稱為"間充質(zhì)向上皮轉(zhuǎn)化"的機(jī)制所啟動(dòng),該研究揭示了形成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的重編程過(guò)程的啟始機(jī)制,為繼續(xù)改進(jìn)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)提供了理論依據(jù)。該研究成果發(fā)表在2009年的《細(xì)胞·干細(xì)胞》雜志上。
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞課題已經(jīng)成為全世界生物科學(xué)的研究重點(diǎn),中國(guó)最早的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞系,于2007年在中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院誕生。
在誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室里,科學(xué)家們所做的事就是讓細(xì)胞"返老還童".細(xì)胞需要經(jīng)歷出生、成長(zhǎng)、成熟、死亡四個(gè)階段,如果將已進(jìn)入成熟階段的細(xì)胞再誘導(dǎo)回出生階段,那就大功告成。
Q2
多能干細(xì)胞有什么用?
研究誘導(dǎo)多能干細(xì)胞究竟有何意義?
裴端卿解密,所謂誘導(dǎo)多能干細(xì)胞就是像"施魔法"一樣,在成體細(xì)胞中導(dǎo)入外源因子,在適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)條件下,這些體細(xì)胞能在體外培養(yǎng)皿中變成多能干細(xì)胞,這種多能干細(xì)胞具有胚胎干細(xì)胞一樣的分化潛能,可神奇地分化成特定組織的細(xì)胞,具有再生各種組織器官的潛在功能,卻不會(huì)發(fā)育成單獨(dú)的個(gè)體。
"很可能器官移植的問(wèn)題就靠它解決了。"裴端卿說(shuō)。
在生物學(xué)界,除了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞之外,還有另一種讓衰老細(xì)胞逆轉(zhuǎn)的辦法,就是利用卵母細(xì)胞。
"把卵母細(xì)胞的細(xì)胞核去掉,然后將成體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核的卵母細(xì)胞中,簡(jiǎn)而言之就像是雞蛋,拿走了蛋黃,用另一個(gè)蛋的蛋黃來(lái)替換。"裴端卿團(tuán)隊(duì)中的王濤博士形象地比喻。"但是要取人體的卵母細(xì)胞需要通過(guò)手術(shù),還涉及人類的倫理問(wèn)題。"
而取自身體細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)多能干細(xì)胞,便不會(huì)遇到這種尷尬。"這實(shí)際上是一個(gè)自產(chǎn)自銷的過(guò)程。以地中海貧血患者造血干細(xì)胞移植為例,目前都是移植捐獻(xiàn)者的造血干細(xì)胞,若將來(lái)可以實(shí)現(xiàn)將自體細(xì)胞誘導(dǎo)成多能干細(xì)胞,分化成造血干細(xì)胞,再重新移植進(jìn)患者體內(nèi),就不存在免疫排除的問(wèn)題。"裴端卿說(shuō)。
看得更遠(yuǎn)一點(diǎn),若技術(shù)不斷發(fā)展成熟,由于誘導(dǎo)多能干細(xì)胞"年輕力壯",再生和分化能力非常強(qiáng),那么短缺的器官源也很可能得到解決。也許,人的疾病和衰老問(wèn)題隨之也將得到解決。不僅如此,帕金森癥、糖尿病、地中海貧血、老年癡呆、脊髓性肌萎縮癥的治療或許都能在此找到答案。
Q3
維生素C起什么作用?
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)這扇門并不是一推就開(kāi)。在早期的研究表明,其誘導(dǎo)有效率僅僅只有萬(wàn)分之一。如何提高這個(gè)成功率?裴端卿團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多方實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn)維生素C能派上大用場(chǎng)。
早在1920年,英國(guó)生物化學(xué)家德魯蒙首次將一種抗壞血病物質(zhì)稱作"維生素C".1934年,維生素C在瑞士實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),并投放市場(chǎng)。如今,維生素C是否能延緩衰老,在科學(xué)方面沒(méi)有確鑿證據(jù),但因?yàn)槠淠芙档瓦^(guò)氧化物,而過(guò)氧化物又恰恰是促進(jìn)細(xì)胞衰老的原因之一。
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在很早以前就進(jìn)入了科研領(lǐng)域,但誘導(dǎo)的機(jī)理不明、效率低下等問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著科學(xué)家。
廣州生物醫(yī)藥與健康研究院的科學(xué)家們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),多能干細(xì)胞誘導(dǎo)效率低的原因之一正是大量過(guò)氧化物的產(chǎn)生,并伴隨著快速的細(xì)胞老化。
"由于維生素C具有降低過(guò)氧化物的能力,我們就在想如果將它注入到體細(xì)胞,用以抑制細(xì)胞衰老,應(yīng)該可行,沒(méi)想到竟然有驚人的效果。"裴端卿表示,維生素C被加入幾種培養(yǎng)基配方后,體細(xì)胞的誘導(dǎo)有效率竟然從0.1‰提高到1%,提升了足足100倍。"這相當(dāng)于從行走速度4公里/小時(shí)提高到高速火車400公里/小時(shí)的水平。"
就這樣,維生素C成為非常受科學(xué)家們歡迎的加速劑。這個(gè)研究成果在2009年的12月被發(fā)表在世界權(quán)威雜志《細(xì)胞·干細(xì)胞》中,并且被選為封面文章,而美國(guó)和世界各大媒體也在2010年對(duì)此進(jìn)行了充分介紹。
Q4
維生素C如何發(fā)揮效力?
維生素C能起到促進(jìn)作用的機(jī)理是什么呢??jī)赡甓鄟?lái),裴端卿團(tuán)隊(duì)繼續(xù)進(jìn)行了大量基礎(chǔ)研究。他說(shuō):"我們不僅用維生素C做實(shí)驗(yàn),我們還用了維生素B1、亞硒酸鈉、SOD等,但是還是發(fā)現(xiàn)維生素C的效果最好。"
"本來(lái)未處理的體細(xì)胞,在體外傳代到第6代時(shí)已經(jīng)老化得不能再變身為多能干細(xì)胞,但用了維生素C,細(xì)胞體外傳代甚至到第12代都沒(méi)有表現(xiàn)出衰老的表型,仍然能保持與原細(xì)胞一樣的變身潛能。"裴端卿解釋。
經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),裴端卿等終于發(fā)現(xiàn)了制約體細(xì)胞"變身"的一種分子障礙:原來(lái),維生素C是通過(guò)一種特殊酶降低這種分子障礙的影響,從而提高細(xì)胞"變身"效率。而這種特殊酶,便是科學(xué)家從數(shù)十種酶中篩選出的、能顯著提高細(xì)胞重編程效率的酶--組蛋白去甲基化酶。
這一研究成果于12月2日發(fā)表在《細(xì)胞·干細(xì)胞》上,并得到了國(guó)外科學(xué)家的高度評(píng)價(jià)。
美國(guó)斯坦福大學(xué)干細(xì)胞生物學(xué)家馬呂斯·魏理格博士說(shuō):"這一研究結(jié)果闡明了這個(gè)蛋白質(zhì)與維生素C協(xié)同作用,能夠打開(kāi)完成重編程所必需的'沉睡基因'從而推動(dòng)重編程,是人們?cè)噲D從分子水平上理解細(xì)胞重編程機(jī)理的一個(gè)里程碑式的發(fā)現(xiàn),對(duì)于細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)研究具有廣泛和深遠(yuǎn)的意義。"
美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校著名干細(xì)胞學(xué)者凱莎琳·普拉施博士也表示:這項(xiàng)研究為人類尋找通過(guò)研究重編程的機(jī)理來(lái)揭示細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控,將提供可靠的依據(jù)。
裴端卿說(shuō):"被人們發(fā)現(xiàn)和利用了幾十年的維生素C還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未被完全認(rèn)識(shí),其作用機(jī)理實(shí)際上很復(fù)雜。為什么它可以保健、可以美容、可以抗衰老,此前研究都停留在淺層階段,探索其奧妙還大有可為。"