科学家们已经展示了一种新的方法，可以将成年组织重编程为像胚胎干细胞一样多功能的细胞，而无需添加可能增加危险突变风险或癌症的额外基因。
自2006年首次报道所谓诱导多能干（iPS）细胞的创建以来，研究人员一直在努力实现这一目标。此前，他们已设法使用小分子化合物减少所需的基因数量，但这些尝试始终需要至少一个基因，即Oct4。
现在，研究人员在《科学》杂志上发表文章，报告他们成功地仅使用化合物创建了iPS细胞，他们称之为CiPS细胞。
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北京大学的干细胞生物学家邓宏奎及其团队筛选了10,000个小分子，以找到该基因的化学替代品。虽然其他小组寻找可以直接替代Oct4的化合物，但邓的团队采取了间接方法：寻找在存在所有常用基因但Oct4除外的情况下可以重编程细胞的小分子化合物。
然后是最困难的部分。邓说，当该小组将Oct4替代品与其他三个基因的替代品结合使用时，成年细胞没有变成多能细胞，或者说没有变成任何细胞类型的能力。
微调
研究人员对化学物质的组合进行了长达一年多的调整，直到他们最终找到了一种可以产生一些处于重编程早期的细胞的组合。但是这些细胞仍然缺乏表明多能性的标志性基因。通过添加已知可以催化后期重编程阶段的化合物DZNep，他们最终获得了完全重编程的细胞，但数量很少。
另一种化学物质使效率提高了40倍。最后，使用七种化合物的混合物，该小组能够使0.2％的细胞转化，结果与标准iPS生产技术的结果相当。
该团队通过将细胞引入发育中的小鼠胚胎中证明了这些细胞是多能的。在所得动物中，CiPS细胞已促成所有主要细胞类型，包括肝脏、心脏、大脑、皮肤和肌肉。
“人们一直想知道所有因素是否都可以用小分子代替。该论文表明它们可以，”马萨诸塞州剑桥市怀特黑德生物医学研究所的细胞生物学家，也是最早产生iPS细胞的研究人员之一的鲁道夫·杰尼希说。杰尼希说，对CiPS细胞的研究可以深入了解重编程的机制。
青蛙的秘密
这项成就甚至可以帮助再生生物学家找出两栖动物如何长出新肢。邓的研究小组发现，一种指示多能性的基因Sall4在CiPS细胞重编程过程中的表达早于iPS细胞重编程。在青蛙再生失去的肢体时也观察到同样的Sall4参与——在再生之前，肢体中的细胞会去分化，这类似于重编程，而Sall4在这一过程中早期活跃。
印第安纳州布卢明顿市印第安纳大学研究器官再生的安东·内夫说，这项发现“为破译导致肢体再生中Sall4表达的信号通路提供了一个重要的框架”。
加利福尼亚州旧金山格莱斯顿研究所的重编程研究员盛丁说，这项研究标志着该领域的“重大进展”，但他指出，除非该团队能够证明其可用于人类细胞而不仅仅是小鼠细胞，否则化学重编程不太可能被广泛使用。包括使用RNA的方法在内的其他策略，可以完成重编程，并且与原始的iPS生成方法相比，干扰基因的风险更低，并且已经在人类中使用。实际上，使用通过这种方式获得的iPS细胞进行的临床试验已经在计划中。
邓在他的方法应用于人类细胞方面取得了一些进展，但这需要调整。“也许需要一些额外的小分子，”他说。
如果该技术被发现对人类安全有效，则它可能对临床有用。它不会引起突变的风险，并且化合物本身似乎是安全的——其中四种实际上已经在临床使用中。小分子很容易通过细胞膜，因此可以在启动重编程后将其洗掉。
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2013年7月18日首次发表。