裴端卿的孩子 裴钢、裴端卿Cell Res浅谈细胞命运转换与老子思想

生物通报道  越来越多的证据表明,间质上皮转化(MET)和上皮间质转化(EMT)是细胞命运转换的基本机制,或许可帮助我们了解诸如发育和癌症发生等生理和病理过程。

来自中科院广州生物医药与健康研究院以及上海生命科学研究院的研究人员,在7月15日的《细胞研究》(Cell Research)杂志上发表了题为“Where cell fate conversions meet Chinese philosophy”的文章,进一步提出了哺乳动物细胞可分为两大类:间质细胞或上皮细胞;并认为通过EMT/MET这两大类细胞之间的相互转换与中国古代的某些哲学思想存在共鸣

中科院上海生命科学研究院的裴钢(Gang Pei)院士和广州生物医药与健康研究院的裴端卿(Duanqing Pei)教授是这篇文章的共同通讯作者。

哺乳动物成纤维细胞需越过MET障碍才能顺利重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)。裴端卿课题组在以往的研究中发现按顺序导入重编程因子,在MET之前还存在一个短暂的早期EMT过程(延伸阅读:中科院Nature子刊揭示体细胞重编程分子机制 )。

有趣的是,尽管有可能造成能量浪费且违反直觉,这一早期的EMT实际上还是提高了重编程的效率。由此提出了这样一个问题:为什么在重编程过程中细胞必须通过这些看似非必要的过程。

从这一角度,作者们推断并提出了“两大类”假说,指出:“哺乳动物细胞分为两大类:一类是间质细胞(M-Grand),一类是上皮细胞(E-Grand),大多数哺乳动物细胞都在这两类的范围之内。两大类交叉转换不仅可行,而且有利于细胞命运转换。”

作者们指出,当然EMT/MET并不仅限于重编程。实际上,在胚胎发育过程中成体组织和器官的生成似乎也需要经历EMT和MET的相互转换。在癌症的发病过程中,EMT促进了肿瘤细胞的侵袭和转移,而随后的MET对于在继发位点细胞重获原发肿瘤的相似特性起至关重要的作用。EMT和MET普遍存在于多个发育、生理和病理过程中。

作者指出,将细胞分为间质细胞和上皮细胞两类,他们可以利用E-cadherin与N-cadherin的比值来预测各种细胞的重编程潜力。为了进一步扩大这种推论,作者们对来自BioGPS的745个人类原代细胞样本的基因表达谱进行了分析,发现25%的细胞类型富含N-cadherin,为间质细胞;约55%的细胞类型富含E-cadherin,为上皮细胞。

由此他们将80%的分析细胞分成了间质细胞和上皮细胞两类。作者们指出,尽管可以相对简单地将体细胞分为这两大类,卵母细胞、精子或受精卵则不能由此归类。

精子高度极化且可以利用鞭毛自由移动,但它的运动方式与间充质细胞并不相同。而在卵母细胞、受精卵和2-细胞胚胎中均表达E-cadherin和N-cadherin。

由于进化和发育被视作是生命的两个基本过程,作者们称他们由此想起了中国著名的哲学家老子的一句话“一生二,二生三,三生万物”,这与作者们的假说很好地相契合。卵母细胞、精子和受精卵的状态可被视作是“一”,其生成两大类细胞,即“一生二”。

EMT/MET之间的转换起始于原肠胚形成,导致了三胚层生成,即为“二生三”。生成的所有子细胞类型和生物体可谓是“三生万物”了。通过这种方式,古代的思想似乎也适用于现代理解发育。有趣的是,作者们认为这或许可以帮助我们更好地了解发育和细胞命运转换,包括去分化/重编程、转分化和定向分化。