他发现了能让细胞“返老还童”的机制(图)

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2015-08-09 07:24:47　来源: 南方日报(广州)
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陈捷凯工作照。南方日报记者 李秀婷 摄

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　　国际著名学术期刊《自然·细胞生物学》7月份刊登的一篇论文指出，一种名为c-Jun的癌基因与干细胞的多能性完全不相容。在这个基础上，作者提出了一套全新的多能干细胞诱导因子。
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5 Q" D: U% ]/ d3 j0 m) L; |　　这篇论文的通讯作者之一，是年轻的中国“80后”科学家陈捷凯。陈捷凯是广东汕头人，凭着对干细胞研究的热爱，他屡出成果，已成干细胞研究领域冉冉升起的一颗新星。全身心投入科研的他，是一个名副其实的“科技牛人”。
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　　2006年，日本科学家山中伸弥提出一套诱导因子能够使得成体细胞“返老还童”到多能干细胞（iPS细胞），这项研究使得他获得了2012年的诺贝尔奖。而陈捷凯新发现的这套诱导因子，和“山中伸弥因子”完全不同。
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　　论文是团队7年半的成果
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* [9 `9 {) H# ]5 w/ V; o- \' C　　将已经分化的成体细胞诱导到多能的干细胞状态，相当于细胞的“返老还童”，这种过程被称为细胞的“重编程”，若能应用于人类疾病治疗，将会前景无限。
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: t7 L/ `- ~1 x& d: N) |　　生于1983年的年轻学霸陈捷凯，已是中科院广州生物医药与健康研究院华南干细胞与再生医学研究所的研究员，他的研究领域正是细胞重编程。) a; Q* u$ j6 x& m. q; v

0 `1 V! g: t' n2 y: L: i) z　　细胞设置了很多障碍阻扰成体细胞变回干细胞，不然身体很容易乱套。而陈捷凯的团队要做的，正是要找出细胞重编程的路上的“推动力”与“障碍”。( H0 Z2 q7 U; K

$ F: r0 F. e" ^5 b6 e* t　　他更长远的梦想是，找出这些决定细胞转化的因子后，能够人工控制细胞的命运。“当我们需要它变化的时候就清除‘障碍’，不需要它变化的时候就保留‘障碍’。”陈捷凯说，这可能需要投入自己一辈子的时间去做。) r. ]% R# D. _
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　　陈捷凯此次发表在《自然·细胞生物学》上的论文，是团队长达7年半的研究的成果。在浩如烟海的基因中，他找到了一个很重要的基因c-Jun，这是一种癌基因，在人体几乎所有的细胞中都有表达，然而在胚胎干细胞中却不表达。* U9 T7 q5 d0 E% y$ ?

( Q( V! y9 I' I! X　　陈捷凯试着在重编程的过程中使c-Jun多表达一些，结果加入癌因子c-Jun后，一个干细胞克隆都产生不了。由此他们确定了c-Jun是细胞重编程中的重要“障碍”，想办法抑制这个因子后，转化干细胞的效率就提高了。7 {( ]  v" `1 j, J1 Y

: s7 o5 C5 ?6 D  T# q! u6 V　　但这还不够让陈捷凯兴奋。既然c-Jun是一个细胞重编程中重要“障碍”，那通过c-Jun拮抗因子抑制它，能不能够替代干细胞中某些诱导因子呢？5 f7 X0 i5 D$ O3 s6 r, f. N
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　　山中伸弥此前提出的一套细胞重编程的诱导因子包含了4个因子，其中核心的因子是Oct4。实验结果令陈捷凯意外惊喜，c-Jun拮抗因子在重编程中能替代Oct4起核心作用。
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　　以c-Jun拮抗因子为中心，结合以前的研究，陈捷凯发现了全新的6个基因能够稳定地合在一起去诱导干细胞的产生。这与山中伸弥提出的4个核心因子的一套机制完全不同。3 a( h1 B- X6 K
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　　“体细胞转化成干细胞有无数条路径，我们现在发现了新的一条。”陈捷凯并没有花多少时间来庆祝，他期待发现更为核心的重编程事件，比如三条或者更多的重编程路径都会经过的关键点。
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2 K& ?2 E4 N" v$ e; }　　结婚前一晚他还在改论文/ {' x4 z, _6 V$ t

  D: J1 W/ N2 o) q$ B4 G$ m& ~　　2006年，陈捷凯在中山大学本科毕业后，进入中科院广州生物医药与健康研究院硕博连读。也就是在这一年，日本科学家山中伸弥在世界上首次从小鼠成体细胞中获得功能与胚胎干细胞类似的诱导多能干细胞。7 M- ]5 m2 g, W% I+ i
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　　带着对这一全新领域的极大兴趣，结合导师裴端卿的研究方向，陈捷凯一头扎进了细胞重编程这一前沿领域。: w- t9 _2 f5 r' k- g

" a0 j: i6 M3 r6 _( I: r　　2009年，中科院广州健康院的科学家们在干细胞领域取得了全球瞩目的重大研究成果，该院院长裴端卿带领的实验团队发现，维生素C能够将细胞转化为干细胞的概率提升上百倍。
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$ l1 E5 s( |  ^3 ?' u　　陈捷凯当时还是裴端卿的学生，也是研究团队的一分子，在这项重大突破中，他也作出了重要贡献：发现了细胞重编程过程中的稳定的中间态。当时10万个体细胞中仅能产生1个干细胞，却能产生两三百个这样的“次品”。
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　　然而发现这种“次品”对于研究者来说反而是好事。“细胞重编程的过程就像攀登一面绝壁，发现中间态之后，相当于凭空多出了一道梯子。”陈捷凯说。3 [3 g, \; `, z

$ q; w# x9 ~) R7 }5 C7 L) H: H　　科研前沿竞争很激烈，所以分秒必争。陈捷凯说，为了使这篇关于重编程的中间态的重要研究成果尽快发表，在自己结婚的前一晚，他都在修改论文。家人都习惯了他的拼命，也都理解并支持他。- R% J9 }6 T7 e

) S7 A6 x% P" |. B0 y4 X/ C　　这篇论文最终发表在Nature Genetics上。这些年来，他先后以第一作者身份在EMBO Reports、Cell Research等权威杂志上发表了8篇学术论文。
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1 _* w1 N9 l( c( w6 E7 p　　这些成果的背后，是无数个没日没夜在实验室培养细胞的日子。“当时大家做实验都比较疯狂。”陈捷凯笑着回忆，当时他们小组总共6个人，但细胞间只有4个台子和一台显微镜。为了抢位置，有5个人整天都泡在细胞间，有同个课题的两人就轮流吃饭“霸位”，落单的那个人往往吃个饭回来，就发现四个位置都没了。- k1 P5 ]" g4 T  _4 M

; k  Y; b3 K4 t　　“我们5个人把白天到上半夜的时间全部占满了，剩下的那个人就只好选择下半夜来做实验。”如今实验条件有了不少的改善，但陈捷凯仍非常怀念当时的氛围。
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- q1 D$ G- [, ^  W. G　　“一辈子就是想做好研究”- ^( O8 ~( I- m' h" ^& y
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　　前沿基础研究，往往需要科学家投入全部的精力，坐稳冷板凳。陈捷凯却是完全出自兴趣，他表示：“做研究很有趣，我一辈子就是想做好研究。”
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+ \5 D1 O- |, X7 d: O2 p$ t. G　　获得博士学位后，不到三年时间，他就从副研究员升为研究员，获得多项荣誉，是广东省自然科学基金杰出青年、“973”计划青年科学家专题负责人，作为第二完成人获得广东省科学技术一等奖。' F& H$ p9 Z; }! P+ z  v) N% j
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　　科研的道路并非一帆风顺，实验结果常有不如意，论文被拒也比较寻常。2013年，他有一篇付出了很多心血的论文送到了Nature，进入了二审环节，但在大年初一，陈捷凯接到了论文被拒的消息，他说：“年都没过好。”后来经过努力，这篇论文发在了Nature的子刊。6 Y: {3 p" X0 D& o% M5 D; f
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　　做实验很辛苦，但更辛苦的是做完实验之后拿不到什么结果。“天降大任于斯人也，必先苦其心志。”每当沮丧气馁时，他都拿这句话来勉励自己。
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　　他还会经常仰望星空。“星空很迷人，心情烦闷的时候看看星空，很快就可以平静下来。”他认为，自己是代表着人类探索着未知的一分子，这种精神上的崇高感也是前进动力与信念支撑。. v  W! V5 @9 |- \; C) J5 [

6 J5 b2 r' x( X; o7 o* q) m* h  @8 G　　为了时刻保持充沛的体力和精力投入实验研究中，陈捷凯一直坚持运动，至今每周都会打三四次羽毛球，每次都持续一两个小时。
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! A: v3 M: x3 i' A　　一心投入研究的他，很少有机会能够陪家人，更别说休假。2013年，他终于请了婚假陪着妻子到向往已久的西藏旅游。但在林芝，他却临时接到了所里的紧急任务，赶了一个通宵完成报告。第二天，他回到拉萨，不幸的是原来住的酒店网络坏了，换了一家酒店结果还是没网络，他背着行李走了一个多小时，走回商业区，最终才完成任务。
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8 j* p9 u1 j# q　　“转化出干细胞只是再生医学的一小步，要想能分化成想要的体细胞还有很长的路要走，至今这个领域的科学家们投入很大精力去做都没有做成。”陈捷凯说，这也是他将一辈子去研究的内容，他希望，自己的研究能够解开生命的奥秘，最终能够造福于人类。+ `5 v/ f9 m6 S9 E2 S) j& P. W# L  T6 M

+ q5 l  W1 X/ s% o* q2 d　　南方日报记者 李秀婷 实习生 田颖波 通讯员 黄博纯$ i) _1 S4 V" U/ a1 d5 b- E+ P) u