2024年8月16日，2024未來科學大獎揭曉。北京大學教授、昌平實驗室領銜科學家鄧宏魁因開創了利用化學方法將體細胞重編程為多能干細胞，改變細胞命運和狀態方面的杰出工作而獲得“生命科學獎”。

未來科學大獎單項獎金為100萬美元。其他獎項還包括“物質科學獎”以及“數學與計算機科學獎”。

鄧宏魁的開創性工作發表于2022年的《自然》雜志上，他的團隊在國際上首次報道了人體細胞化學重編程的工作，成功地應用化學小分子誘導人的體細胞去定向分化，并獲得人多能干細胞（CiPSC），為多種疾病的治療帶來希望。

CiPSC在細胞治療、藥物篩選、疾病模型方面具有巨大的應用潛力，同時也是再生醫學領域最為關鍵的“種子細胞”。

長久以來，發育過程中細胞命運決定被認為是單向不可逆的，然而細胞重編程技術的建立打破了這一固有認知，并開啟了干細胞和再生醫學研究的新時代。

上世紀60年代，英國發育生物學家John Gurdon通過“核移植”細胞重編程技術，證明了發育過程的可逆性。2006年，日本科學家山中伸彌建立了誘導多能干細胞（iPS）技術，采用轉基因過表達轉錄因子的方法，將體細胞重編程至類似胚胎干細胞的多能狀態。

同濟大學附屬東方醫院朱鴻明研究員表示：“iPSC不但提供了疾病治療的種子來源，同時也是研究生物發育與再生機制的重要工具。日本山中伸彌教授正是憑借iPSC技術獲得了諾獎。過往誘導iPSC常采用病毒載體的方法，相比之下鄧宏魁教授的化學小分子重編程方法具有多項優勢，對于干細胞基礎研究和未來的臨床應用起到很大的推動作用。”

朱鴻明表示，除了基因組非整合性等優點，小分子更容易進行標準化的處理，尤其是在體內重編程方面，有望實現體內的多次干預。“從藥物開發方面來看潛力較大，且具有自主知識產權，是把科研論文寫在祖國大地的生動體現。”他說道。

他同時強調，和很多前沿生物技術一樣，多能干細胞技術要最終轉化并應用到臨床上，還需要一個過程，期待更多的資金和政策支持，早日造福臨床患者。

鄧宏魁團隊已經在Ⅰ型糖尿病的治療方面取得進展。去年，北京大學干細胞中心與天津市第一中心醫院成功完成國際首例I型糖尿病受試者化學重編程誘導多潛能干細胞（CiPSC）分化的胰島樣細胞移植手術。首名受試者是一位病史長達11年的I型糖尿病患者，在移植后當天患者即可恢復正常活動，并且胰島細胞存活良好。團隊表示，他們的科研目標是建立一個將來能真正應用、效果更好、全新的治療方案。

目前，化學重編程誘導人多能干細胞已被廣泛應用于干細胞與再生醫學研究，例如在體外將成纖維細胞轉分化為神經元、心肌細胞和肝臟細胞等，為體內組織器官原位再生提供了新的手段，還可以實現原代肝臟細胞、造血干細胞和腸道類器官等功能細胞在體外的長期維持。

展望未來，化學重編程有望為實現組織器官再生和對抗衰老等重大問題提供新的解決方案。已有動物研究發現，在體細胞重編程至多能性狀態的過程中，衰老相關的表觀遺傳標記會被擦除，表明未來有望將來自老年個體的體細胞重編程為多能干細胞，從而逆轉衰老相關的表觀遺傳標記的可能性。

鄧宏魁表示，衰老研究是他很感興趣的一個領域，衰老相關問題和開發針對多種衰老相關疾病的新療法非常重要。他透露，近期與合作團隊共同開發了一種基于增加溶酶體β-半乳糖苷酶活性選擇性地清除衰老細胞的前藥策略，這為開發抗衰老干預措施提供了新思路。

延伸更多......

01逆轉生命時鐘，觸摸再生之門

在生命科學領域，“再生”一直是廣受關注的話題。生生不息的無限魅力，吸引著囿于時空限制的人類，以科學為工具，不斷探索生命延續與修復的新篇章。

科學家們尋找到的最新落點，即多能干細胞。多能干細胞具有無限增殖的特性和分化成生物體所有功能細胞類型的能力，這些神奇的特質使其在細胞治療、藥物篩選和疾病模型等領域具有廣泛的應用價值，是再生醫學領域最為關鍵的“種子細胞”。

在哺乳動物自然發育過程中，具有多能性的細胞只短暫存在于胚胎發育的早期階段，隨后便會分化為構成生物體的各種類型的成體細胞，喪失其“種子細胞”的特性。如果逆轉這一自然發育過程，使高度分化的成體細胞重新獲得類似胚胎發育早期的多能性狀態，那么就有可能在體外制備出人的細胞、組織、器官，用于修補衰老、疾病、損傷或遺傳帶來的各類問題。如何逆轉生命時鐘，正是干細胞與再生醫學領域最重要的科學問題之一。

鄧宏魁團隊即著眼于此，致力于開發調控細胞命運的新方法和建立制備干細胞的底層技術。

2013年，團隊首創了化學重編程技術，不依賴細胞內源物質，僅使用外源性化學小分子就可以逆轉細胞命運，將小鼠體細胞重編程為多能干細胞，也被稱為CiPS細胞，建立了化學小分子調控細胞命運的新范式。

在此基礎上，團隊經過近十年的努力，在2022年發現了激發人成體細胞可塑性的關鍵方法，將“化學重編程”技術從小鼠多能干細胞制備成功地拓展應用于人多能干細胞的制備，實現了利用化學小分子將人體細胞重編程為多能干細胞，即人CiPS細胞。

人CiPS技術是繼“細胞核移植”和“轉錄因子誘導”之后新一代的，由我國自主研發的人多能干細胞制備技術。該技術的建立，突破了傳統iPS技術面臨的限制，具有更廣闊的臨床應用前景。相比傳統方法，化學小分子操作簡便靈活，時空調控性強、作用可逆，可以對細胞重編程過程進行精確操控。另外小分子誘導體細胞重編程技術作為非整合方法，規避了傳統轉基因操作引發的安全問題，有望成為更安全的臨床治療手段，為細胞治療和器官再造提供更加簡單和安全有效的方式和理想的細胞來源，也為未來再生醫學的轉化應用奠定了堅實基礎。

建立更加快速和高效的人體細胞化學重編程體系

02

從跟隨到引領

促進生命科學中心轉向中國

與干細胞交手十幾年，在學界同仁眼中，鄧宏魁是“干細胞領域的魔法師”——在北大，他帶領團隊不斷發掘著干細胞研究的嶄新學術增長點，大大拓寬了再生醫學領域的研究邊界，助力中國在生命科學領域處于世界領先地位。

而回到故事的最初，在鄧宏魁的博士和博士后工作期間，他所研究的卻并非再生醫學，而是病毒學與免疫學。

1997年，在鄧宏魁完成博士后工作的同年，世界矚目的多利羊出生了。這是人類使用體細胞核移植技術首次克隆了哺乳動物，它成功證明了成熟分化狀態的細胞可以被逆轉回原始發育狀態，同時上述原始發育狀態細胞還具有產生一個新個體的能力。這項激動人心的工作讓鄧宏魁意識到，不久的將來，人類細胞也可能通過細胞重編程進行調控，并有可能開發新的基于細胞的治療方法。

隨后，1998年，美國威斯康星大學的研究人員首次建立了人胚胎干細胞系，正式開始了對人類多能干細胞的研究，“再生醫學”的大門同時開啟。

“這就是我未來想做的事。”

這也是當時北大想做的事。

一拍即合。

鄧宏魁形容最開始在北大做干細胞研究是近乎“白手起家”。沒有空間，就臨時在一個倉庫里面整出個地方，沒有網線，就自己去拉，下雨屋子里面還漏水，有時候會停電，停電會把設備搞壞……

盡管如此，鄧宏魁依然帶領團隊，在北大完成了世界上第三代干細胞技術，也就是化學小分子技術，為干細胞研究開辟了新的途徑。

2013年，鄧宏魁團隊首次報道僅使用化學小分子將發育成熟的體細胞重編程到多能干細胞，建立了細胞命運調控的化學重編程技術，開辟了全新的細胞命運調控途徑

從2013在概念上證明使用小分子處理即可將小鼠體細胞誘導到多能狀態，到在化學重編程過程中發現人體細胞中激活的再生基因網絡，鄧宏魁記得團隊每一次發現新的突破點時的振奮。沿著化學小分子技術指出的諸多可能，近些年鄧宏魁仍舊在帶領團隊嘗試一些源頭上的創新，試圖建立一些新的技術方法，為未來再生醫學奠定基礎。

比如在糖尿病治療領域。鄧宏魁團隊所發明的人CiPS細胞可高效增殖、分化為結構和功能與人原代胰島相似的分化胰島，有望替代糖尿病患者體內衰竭死亡的胰島β細胞，成為治療糖尿病的全新方案。

鄧宏魁團隊在《Nature Medicine》上發表“人多能干細胞來源胰島改善非人靈長類動物的糖尿病”

人CiPS細胞分化的胰島細胞植入腹直肌前鞘后，糖尿病猴血糖控制得到顯著改善

而在艾滋病治療領域，鄧宏魁團隊也通過在大量動物模型中的嘗試，開發出了新的臨床治療手段——通過構建CCR5缺失的人CiPS細胞系，并將這些細胞轉化成造血干細胞以供移植使用。雖然該療法仍然處于開發階段，但其廣闊的應用前景值得期待。

除此之外，在體外肝臟細胞的開發、干細胞與治療腫瘤免疫學的結合等領域，也能常常看見鄧宏魁的名字出現。依托北大提供的交叉平臺，鄧宏魁在進一步拓展自己的學術所及。

鄧宏魁坦言：“我對中國未來研究‘大問題’的進展充滿信心，未來生命科學的中心會逐漸轉向中國。”

Tools

都在這里：

SCI母語潤色

專注生物醫學領域

唯 問 生 物

專注腫瘤基礎研究

19901610324同微信

About Us

吉諾生物--微信公眾號矩陣

吉諾健康

吉諾生物試劑

吉諾技術服務

吉諾生物--官方網站

吉諾集團

吉諾技術服務