重写细胞是如何建立的

      重写细胞身份首先需要理解这些身份是如何建立的。体内的每个细胞都能追踪它的祖先到单个起源：受精卵。当胚胎细胞分裂和成熟时，它们的命运是由发育过程中特异性的基因开启和关闭所确定的。被称作转录因子的蛋白首先结合到基因组中的某些DNA序列，随后激活或抑制附近的基因，从而调节这一过程。控制一种发育中的细胞命运的转录因子经常被称作主调节因子（master regulator），这是因为它们控制复杂的一连串基因活性。

      哈佛干细胞研究所细胞生物学家Qiao Zhou说，“这些主调节因子基本上都是根据它们在胚胎发生时产生某些细胞类型中的关键性作用来决定的。一个祖细胞（progenitor cell）可能能够变成细胞A、B或C，但是如果你迫使它表达某种主调节因子，它将不可避免地选择变成细胞A。”

      证实主调节因子能够用于直接重编程的早期研究可追溯到1987年，那一年，来自弗雷德-哈金森癌症研究中心的Harold Weintraub、Andrew Lassar和他们的同事们证实诱导成纤维细胞表达某一DNA片段能够让它进入变成肌肉细胞的发育途径；他们随后发现导致这种变化的单个基因编码转录因子MyoD[2]。加州大学旧金山分校格拉斯通心血管疾病研究所心脏发育研究员Deepak Srivastava说，“这在当时是一项性的发现，也因此这个领域的人们曾认为大多数其他类型的细胞会有一种关键性的转录因子，该因子发挥如此强大的作用而足以改变细胞的命运。”

     但是事情并不是这么简单。寻找单个能够启动重编程的主调节因子会导致多年的沮丧，直到山中伸弥揭示出有效重编程的秘密并不是单个因子，而是多种基因的组合。随着研究人员混合和搭配不同的主调节因子组合，成功的故事开始不断涌现。

     迄今为止，大多数开创性的直接重编程发现都是在体外培养的细胞中实现的。但是若能够在体内促进细胞转化的话，很多研究人员就会对再生医学抱有更加大的希望。在一种器官中相对丰富的细胞群体可能能够转化为更加迫切需要的其他类型的成熟细胞。迄今为止，研究人员已在动物实验中取得一些成就。比如，Parmar团队发现通过将携带编码重编程因子的基因的病毒载体注射进小鼠大脑中能够将神经胶质细胞转化为功能性的神经元。Srivastava也类似地在心脏内将小鼠成纤维细胞转化为跳动的心肌细胞，这一策略可能提供一种治疗心脏病发作导致的心脏损伤的方法。他说，“你拥有已经存在于器官中的大量细胞群体，你能够将它们用于再生。”但是，迄今为止，还没有人在人体内尝试过直接重编程。