2006年,日本科学家山中伸弥(2012年诺贝尔奖获得者)发明诱导多能干细胞(iPS)技术,开启了多利羊以后干细胞研究的一个新时代。彼时,在国内还缺乏发达国家研究干细胞的基本条件例如山中所用的转基因筛选小鼠的情况下,裴端卿带领团队率先创建了无抗性选择的体细胞重编程系统,发表了我国第一篇iPS诱导文章。
细胞的“重编程”,是将已经分化的成体细胞“返老还童”,诱导到相当于受精卵发育到囊胚时的多能状态。但是,刚刚起步的重编程研究充满了理论与实践的挑战。
为了解决诱导效率低、周期长的实践问题,裴端卿提出了“体细胞重编程是由转录因子在细胞核内启动(内因),但细胞外培养条件(外因)决定诱导效率和周期”的假说。
中科院广州生物院团队在此基本假说与前期多能性背景研究基础上,通过多次反复尝试,发现并证明了维生素C能将体细胞重编程效率大大提高。2009年12月,这项成果在线发表在《细胞—干细胞》杂志上,并选为2010年首期封面文章。
团队对维生素C的这种神奇效果非常感兴趣。在后续的研究中,中科院广州生物院研究员陈捷凯等发现维生素C是通过“修改DNA和组蛋白上的化学修饰”参与细胞重编程,两项成果刊登于《自然—遗传学》,引发了对维生素C生理功能的新探索。
中科院广州生物院副院长、研究员潘光锦告诉记者,细胞大体可以分为两类,一种是“比较圆和紧密的”上皮细胞,不是很容易活动;另一种是“比较细长且迁移能力很强”的间充质细胞。干细胞具有上皮细胞特征,皮肤细胞属于间充质细胞。
裴端卿团队的另外一个突破是发现体细胞重编程过程中,如果使用间充质细胞作为起始细胞,诱导成为多能干细胞时,必须经历一个间充质细胞向上皮细胞转换的规律。该团队提出并证明成体纤维细胞通过间充质—上皮相互转化(MET)过程,来启动诱导程序的理论。该项成果再次刊登于《细胞—干细胞》上,并被该杂志评为6篇年度最佳论文之一。
正是在这些研究的基础上,团队发现了尿液的神奇作用。裴端卿说:“我们一直在寻找好的起始细胞,发现人尿液含有上皮细胞,并能高效诱导为多能干细胞,同时还可以直接诱导为神经干细胞,为神经类疾病的治疗提供了新途径。”
这项成果被《自然》官网作为头条新闻并配发文章专门点评,同时也列入2012年中科院对社会发布的重大科技成果产出之一。
随着研究的深入,团队从体细胞阶段的因子出发,开发了一套新的不包含山中伸弥因子的全新重编程因子组合。这套诱导系统可能代表了一条不同的重编程路径,这对于研究重编程的机理提供了崭新的思路和模型。
团队自建立以来,以第一作者/通讯作者发表SCI论文92篇,其中在《自然—遗传学》《细胞—干细胞》等权威杂志发表10篇原创学术论文、3篇评述论文,8篇代表性论文他引1218次。