诱导多能性与重编程

分化细胞如何通过特定因子重置为多能状态，以及这揭示了细胞身份可逆性。

Definition

重编程是将细胞从一种分化状态实验性地转化为另一种分化状态或恢复到分化程度较低的状态；诱导多能性是指通过引入一组特定的调控因子，将分化细胞特异性地重编程为多能状态。

Scope

本主题涵盖细胞重编程：核移植、通过特定转录因子诱导多能性，以及细胞类型之间的直接转化（转分化）。它探讨了重编程对于理解细胞身份如何维持以及生成患者匹配细胞的意义，同时将应用作为重要性而非指导进行阐述。

Core questions

• 分化细胞如何重置为多能状态？
• 哪些因子足以诱导多能性？
• 一种分化细胞类型可以直接转化为另一种吗？
• 重编程揭示了细胞身份是如何维持的？

Key concepts

• 核移植
• 诱导多能干细胞
• 特定重编程因子
• 直接转化（转分化）
• 细胞身份的可逆性

Key theories

转录因子驱动的重编程

引入特定组合的转录因子可以覆盖细胞的分化程序并将其重置为多能性，这表明细胞身份是通过调控输入主动维持的，而不是通过不可逆的遗传改变固定的。

Mechanisms

细胞身份可逆性的早期证据来自核移植，即将分化细胞核置于卵细胞中可支持发育，表明基因组保持完整。重编程为多能性是通过强制表达一小组转录因子来实现的，这些因子重新激活多能性网络并重置染色质和基因表达状态；由此产生的诱导多能细胞类似于胚胎干细胞。在直接转化中，将一种分化谱系的特征因子引入另一种细胞类型，以在不经过多能状态的情况下改变其身份。这些过程揭示了分化状态是一种调控平衡，特定的输入可以改变这种平衡。

Clinical relevance

重编程能够生成患者匹配的细胞，用于疾病建模、药物筛选和潜在的细胞疗法，并提供了一个研究细胞身份如何建立的工具。本条目旨在提供教育信息，不提供医疗指导。

History

核移植实验表明，分化细胞核保留了完整的发育潜能。在此基础上，证明特定转录因子可以诱导分化细胞产生多能性，开辟了一个新领域，并与早期的核移植工作一起获得了诺贝尔奖。

Key figures

• Shinya Yamanaka
• John Gurdon

Seminal works

• takahashi2006
• gilbert2016

Frequently asked questions

什么是诱导多能干细胞？

它们是分化细胞，例如皮肤细胞，通过引入一组特定的转录因子，被重置为多能状态——能够形成多种细胞类型。

重编程会改变细胞的DNA吗？

不会。重编程通过重置调控和染色质状态来改变哪些基因是活跃的；底层的DNA序列保持不变，这就是为什么这个过程是可逆的。