細胞可塑性：打開疾病黑箱的新“鑰匙”
細胞可塑性，意味著細胞命運的決定、轉變和重塑，有望成為打開諸多疾病黑箱的新“鑰匙”。
11月9日，以“細胞可塑性調控與細胞工程應用”為主題的香山科學會議學術討論會在上海舉行。與會專家認為，對于細胞可塑性調控與改造應用的科學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……作為生命的基本結構和功能單元，細胞命運中的每個環節都與人類疾病息息相關。
“以癌癥為例，與正常組織相比，惡性腫瘤發生發展中細胞展現的多樣性、異質性是把細胞命運可塑性發揮到極致的病變過程。”會議執行主席之一、中國科學院院士、軍事醫學研究院研究員張學敏在會議報告中指出，“而腫瘤治療中展現的耐藥性則是腫瘤細胞重塑結構和功能，逃脫被殺死命運的集中體現。”
因此，細胞可塑性是一個新的視角，能夠幫助科學家們在細胞水平認識疾病的發生。
進一步地，張學敏在此次會議上提出“細胞醫學”概念，指在認識細胞可塑性的基礎上，通過細胞修復、細胞改造、細胞調控等手段實現疾病治療的醫學科學。
一些前瞻性研究已經開始展開。今年3月，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員曾藝研究組在《細胞》（Cell）上發表研究論文，他們發現并鑒定了小鼠胰島中的干細胞類群，基于這些干細胞建立了小鼠胰島類器官體外長期擴增的培養體系。這項研究圍繞成體干細胞的可塑性，為未來徹底治愈糖尿病提供了理論和技術的支持。
“細胞醫學是細胞生物學與醫學交叉融合領域，既是細胞生物學今后發展的方向，也是醫學發展賴以進步的動力。”張學敏總結。
多種復雜機制待解
從細胞命運的時間維度上看，細胞可塑性主要著眼于細胞命運決定過程中未達到成熟和穩定水平的時期——干細胞可以分化為多種細胞群類，分化后的細胞在應激情況下可以轉換細胞身份和屬性，分化的細胞也可以被誘導產生多能干細胞……
在專家們看來，細胞可塑性有著復雜的調控機制，亟待開展深入研究。例如，表觀遺傳因子被認為是細胞可塑性調控的要素之一。中科院生物物理研究所研究員朱冰在會議報告中提到：“近年來發現的各種細胞命運可塑性的障礙因素往往是表觀遺傳因子。因此，對表觀遺傳障礙的去除是細胞可塑性得以實現的關鍵。”
同時，近10年研究也表明，長非編碼RNA參與染色體、細胞核亞結構域、轉錄和轉錄后、翻譯和翻譯后以及信號轉導途徑的基因表達調控，是細胞命運決定調控過程中不可或缺的生物大分子。中科院分子細胞科學卓越創新中心研究員陳玲玲指出，由于長非編碼RNA分子多樣，細胞核亞結構域體積微小、結構精細和致密，開展相關研究仍具挑戰性。
此外，闡明代謝物在體內的感知和信號傳遞機制、糖原合成儲存驅動細胞癌變的過程等與細胞可塑性機制相關的前沿研究，也受到與會專家關注。
尚需開發先進“利器”
“看”清細胞可塑性的各種復雜機制，本質上是捕捉各種生物大分子的瞬間作用，這對新工具、新方法提出了要求。
由我國科學家全權主導提出的“基因組蛋白質標簽計劃（GTP）”將成為細胞可塑性研究的有效工具。該計劃基于中科院分子細胞科學卓越創新中心研究員李勁松課題組開發的“人造精子細胞”介導的半克隆技術，在這類細胞中的特定蛋白質戴上一頂“帽子”，再通過“受精”產生攜帶“帽子”的半克隆小鼠，實現在體、實時、動態研究這些蛋白質的功能。
李勁松在此次會議上介紹，目前，GTP計劃已經獲得超過1216個標簽的“人造精子細胞”和251個標簽小鼠。
中國科學技術大學生命科學學院教授姚雪彪表示，調節細胞可塑性的無膜細胞器與蛋白質機器具有高度動態性，在分子水平實時研究其行為機制面臨巨大的技術挑戰。“技術層面，尚需突破的還有新一代結構照明動態超分辨成像、無膜細胞器理化表征-分子動力學關聯的動態可控技術、時空關聯光譜成像與冷凍電鏡三維重構技術的融合等。”
與會專家期待，在多學科融合與協同下，發展出細胞可塑性研究新技術方法，盡快解決細胞可塑性領域的諸多科學問題，為面向人民生命健康提供重要科學支撐。
