近70年來,服用維生素C成為人們補充營養(yǎng)最普遍的做法。這種吃上去酸酸的藥片似乎是萬能的:女士用它美容養(yǎng)顏,男士用它保持精力,醫(yī)生們用它來幫助患者緩解感冒癥狀、增強抵抗力,國外研究甚至發(fā)現(xiàn)它還可以改善心情。然而,維生素C的作用還遠不止于此,日前,它的又一項功效被揭示。
12月2日,中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長裴端卿等科學家的一篇論文,以封面文章形式發(fā)表在國際權威學術期刊《細胞·干細胞》上。研究發(fā)現(xiàn)維生素C能夠促進體細胞"變身"為誘導多能干細胞(IPS),從而掃除體細胞"變身"為誘導多能干細胞的分子障礙。
維生素C成為誘導多能干細胞這門最新科研領域的一把新鑰匙。
◎多能干細胞技術能夠將任何一個階段的細胞,恢復到只有受精卵胞才具備的多潛能階段。這就好比讓已經(jīng)成熟的體細胞"變身",讓衰老的細胞重新活一次
◎在適當?shù)恼T導條件下,體細胞能變成具有胚胎干細胞一樣分化潛能的多能干細胞,可以神奇地分化成特定組織的細胞,具有再生各種組織器官的潛在功能
◎誘導多能干細胞技術這扇門并不是一推就開,原來其誘導有效率僅有萬分之一,維生素C通過一種特殊酶降低分子障礙影響,提升細胞"變身"效率100倍
Q1
衰老細胞可以重生嗎?
胚胎干細胞被醫(yī)學界稱為"萬用細胞",它存在于胚胎中,獲取難度較大,而且涉及到倫理問題。近年來,一種新的生物技術--誘導多能干細胞出現(xiàn),將成年細胞經(jīng)過誘導成類似胚胎干細胞狀態(tài)。
衰老本來是生物發(fā)育過程中不可逆轉的自然現(xiàn)象。但有趣的是,多能干細胞技術能夠將任何一個階段、甚至是高齡老人的細胞,恢復到只有受精卵胞才具備的多潛能階段。這就好比讓已經(jīng)成熟的體細胞"變身",恢復到了最原始、最年輕的狀態(tài),讓衰老的細胞重新活一次。
2010年,中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長裴端卿的實驗室研究成果顯示:發(fā)育的逆轉過程是有規(guī)律可循的,它是由一個被稱為"間充質向上皮轉化"的機制所啟動,該研究揭示了形成誘導多能干細胞的重編程過程的啟始機制,為繼續(xù)改進誘導多能干細胞技術提供了理論依據(jù)。該研究成果發(fā)表在2009年的《細胞·干細胞》雜志上。
誘導多能干細胞課題已經(jīng)成為全世界生物科學的研究重點,中國最早的誘導多能干細胞系,于2007年在中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院誕生。
在誘導胚胎干細胞實驗室里,科學家們所做的事就是讓細胞"返老還童".細胞需要經(jīng)歷出生、成長、成熟、死亡四個階段,如果將已進入成熟階段的細胞再誘導回出生階段,那就大功告成。
Q2
多能干細胞有什么用?
研究誘導多能干細胞究竟有何意義?
裴端卿解密,所謂誘導多能干細胞就是像"施魔法"一樣,在成體細胞中導入外源因子,在適當?shù)恼T導條件下,這些體細胞能在體外培養(yǎng)皿中變成多能干細胞,這種多能干細胞具有胚胎干細胞一樣的分化潛能,可神奇地分化成特定組織的細胞,具有再生各種組織器官的潛在功能,卻不會發(fā)育成單獨的個體。
"很可能器官移植的問題就靠它解決了。"裴端卿說。
在生物學界,除了誘導多能干細胞之外,還有另一種讓衰老細胞逆轉的辦法,就是利用卵母細胞。
"把卵母細胞的細胞核去掉,然后將成體細胞核轉移到去核的卵母細胞中,簡而言之就像是雞蛋,拿走了蛋黃,用另一個蛋的蛋黃來替換。"裴端卿團隊中的王濤博士形象地比喻。"但是要取人體的卵母細胞需要通過手術,還涉及人類的倫理問題。"
而取自身體細胞進行誘導多能干細胞,便不會遇到這種尷尬。"這實際上是一個自產自銷的過程。以地中海貧血患者造血干細胞移植為例,目前都是移植捐獻者的造血干細胞,若將來可以實現(xiàn)將自體細胞誘導成多能干細胞,分化成造血干細胞,再重新移植進患者體內,就不存在免疫排除的問題。"裴端卿說。
看得更遠一點,若技術不斷發(fā)展成熟,由于誘導多能干細胞"年輕力壯",再生和分化能力非常強,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?
誘導多能干細胞技術這扇門并不是一推就開。在早期的研究表明,其誘導有效率僅僅只有萬分之一。如何提高這個成功率?裴端卿團隊經(jīng)過多方實驗,終于發(fā)現(xiàn)維生素C能派上大用場。
早在1920年,英國生物化學家德魯蒙首次將一種抗壞血病物質稱作"維生素C".1934年,維生素C在瑞士實現(xiàn)了工業(yè)化生產,并投放市場。如今,維生素C是否能延緩衰老,在科學方面沒有確鑿證據(jù),但因為其能降低過氧化物,而過氧化物又恰恰是促進細胞衰老的原因之一。
誘導多能干細胞在很早以前就進入了科研領域,但誘導的機理不明、效率低下等問題長期困擾著科學家。
廣州生物醫(yī)藥與健康研究院的科學家們在研究中發(fā)現(xiàn),多能干細胞誘導效率低的原因之一正是大量過氧化物的產生,并伴隨著快速的細胞老化。
"由于維生素C具有降低過氧化物的能力,我們就在想如果將它注入到體細胞,用以抑制細胞衰老,應該可行,沒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,體細胞的誘導有效率竟然從0.1‰提高到1%,提升了足足100倍。"這相當于從行走速度4公里/小時提高到高速火車400公里/小時的水平。"
就這樣,維生素C成為非常受科學家們歡迎的加速劑。這個研究成果在2009年的12月被發(fā)表在世界權威雜志《細胞·干細胞》中,并且被選為封面文章,而美國和世界各大媒體也在2010年對此進行了充分介紹。
Q4
維生素C如何發(fā)揮效力?
維生素C能起到促進作用的機理是什么呢?兩年多來,裴端卿團隊繼續(xù)進行了大量基礎研究。他說:"我們不僅用維生素C做實驗,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。"
"本來未處理的體細胞,在體外傳代到第6代時已經(jīng)老化得不能再變身為多能干細胞,但用了維生素C,細胞體外傳代甚至到第12代都沒有表現(xiàn)出衰老的表型,仍然能保持與原細胞一樣的變身潛能。"裴端卿解釋。
經(jīng)過多次試驗,裴端卿等終于發(fā)現(xiàn)了制約體細胞"變身"的一種分子障礙:原來,維生素C是通過一種特殊酶降低這種分子障礙的影響,從而提高細胞"變身"效率。而這種特殊酶,便是科學家從數(shù)十種酶中篩選出的、能顯著提高細胞重編程效率的酶--組蛋白去甲基化酶。
這一研究成果于12月2日發(fā)表在《細胞·干細胞》上,并得到了國外科學家的高度評價。
美國斯坦福大學干細胞生物學家馬呂斯·魏理格博士說:"這一研究結果闡明了這個蛋白質與維生素C協(xié)同作用,能夠打開完成重編程所必需的'沉睡基因'從而推動重編程,是人們試圖從分子水平上理解細胞重編程機理的一個里程碑式的發(fā)現(xiàn),對于細胞和再生醫(yī)學研究具有廣泛和深遠的意義。"
美國加州大學洛杉磯分校著名干細胞學者凱莎琳·普拉施博士也表示:這項研究為人類尋找通過研究重編程的機理來揭示細胞命運調控,將提供可靠的依據(jù)。
裴端卿說:"被人們發(fā)現(xiàn)和利用了幾十年的維生素C還遠遠未被完全認識,其作用機理實際上很復雜。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。"