近日，来自华盛顿大学的美国科学家开发了一种新技术，有望促进再生医学的发展和癌症研究的进步。科学家们将这一技术命名为“飞行数据记录仪”（flight data recorder），而一些行业专家将它比喻为细胞发育的“黑匣子”。该研究成果发表在国际***期刊Nature杂志上。

图片来源：Nature

细胞重编程与再生医学

据介绍，“飞行数据记录仪”能够揭示细胞从一种类型变成另一种类型经历了怎样的过程。

这有什么用呢？

回答这个问题前，先与大家谈谈“细胞重编程”和“再生医学”。

细胞重编程也是一种技术，简单的说，就是利用一些手段将一种细胞（如皮肤细胞）转变为另一种细胞（如肝脏细胞）。

不过，目前这种技术的效率并不高。举例来说，当研究人员想将皮肤细胞“重编程”为肠道细胞时，只有约1%的皮肤细胞能够被成功“重编程”。

科学家们认为，哪些细胞能够按照预期变成他们想要的细胞，这似乎是个随机的过程，他们还无法实现精准控制。

那么，如何提高细胞重编程的效率和准确率呢？前提就是要弄清楚，一种细胞变成另一种细胞究竟经历了怎样的过程。在这之后，科学家们就可以想办法，让“起点细胞”严格按照这样的过程，一步步变成他们想要的“终点细胞”。

接着，科学家们可以将这些细胞培养成他们想要的人体组织和器官，用于测试药物疗效或者移植治疗。这也就是“再生医学”。

 “黑匣子”技术

华盛顿大学的Samantha A. Morris博士是上述“飞行数据记录仪”的主要***。

研究团队的初衷是，想要设计一款工具，能够揭示将一种细胞“重编程”为不同类型的其它细胞需要怎样的具体条件。

据介绍，这项“黑匣子”技术利用了一种病毒的自然特性，该病毒会将微小的、被称为“CellTags”的DNA条形码插入到细胞中。当细胞***时，独特的条形码会被传递给所有的后代细胞。

在为期28天的细胞重编程过程中，新的条形码会在几个设定好的时间点不断加入，同时，科学家们也会利用单细胞RNA测序技术对各个时间点的细胞样本进行分析，看看它们在到达这个时间段时发生了怎样的变化。

***终，通过整合各个时间节点的数据，科学家们可以完整了解整个细胞“重编程”过程发生了什么。

Morris博士认为，当他们确定了保证“起点细胞”能够成功被重编程的各种初始条件，就能以更高的效率获得他们想要的“终点细胞”。如果达到***理想的状态，也就是100%的效率，这对再生医学领域将是真正令人兴奋的突破。

效率大大提升

事实上，科学家们已经找到了一个提高细胞重编程效率的关键条件——激活细胞中1个名为Mettl7a1的基因。这能使“起点细胞”重编程为“终点细胞”的可能性提高3倍。

在这项研究中，他们将小鼠皮肤细胞进行了“重编程”，使它们变成了“诱导内皮祖细胞”。这种细胞可以分化成肝脏细胞和组成小肠的细胞。

Morris博士称，他们希望***终能培育出“迷你肠道”，以帮助研究患有短肠综合症的早产儿。

短肠综合症会导致肠内组织死亡，为了阻止这种损伤，一些婴儿需要通过手术切除那部分肠道，这会导致婴儿失去吸收营养的能力。如果能利用人体细胞培养出“替代肠道”，这将是一个惊人的进步。

揭秘肿瘤形成过程

利用该技术研究癌症，可以弄清楚，哪些细胞癌变了，并追踪到它们的“起点细胞”，看看它们是怎样从一种健康的细胞***终演变成癌细胞的。对癌症诊断和治疗具有非常重要的意义。