從一個受精卵出發，生命開始了奇妙的發育歷程。受精卵分裂形成新細胞，這些細胞在分化過程中變得特異化，擁有了自己的特定功能，最終形成由血液、骨骼、大腦等不同組織器官組成的復雜生命體。

顯然，這個過程是一條單行道：例如，我們的腦細胞不可能再變回最初的胚胎細胞。但一個誘人的設想是，如果我們能人為逆轉這一過程，讓成熟細胞重回生命最初的全能狀態，我們就能創造并深入探索生命的起點。

近些年來，人為誘導干細胞的研究取得了一系列突破。2012年，諾貝爾生理學或醫學獎就授予了該領域的科學家。現在，科學家已經能通過多種技術手段，讓體細胞回到胚胎發育早期階段，重新轉變為干細胞。

不過，以上研究實現的是多能干細胞的誘導。多能干細胞具有分化為多種細胞組織的潛能，但這種潛能并不是無限的，它們無法發育成為完整的個體。

而能做到這一點的，是具有無限分化潛能的全能干細胞。它們可以分化形成所有胚內與胚外組織，具備發育成胎兒和周圍卵黃囊、胎盤，形成完整個體的潛力。

因此，實現全能干細胞的誘導對于理解生命起源有著重要意義，但實現這一目標的難度也要大得多。目前的技術手段只能利用生殖細胞，通過試管受精或體細胞核移植短暫地形成全能干細胞。通過非生殖細胞誘導并維持全能干細胞，被譽為該領域的一座圣杯。

在一項發表于《自然》的最新研究中，清華大學藥學院丁勝教授團隊通過3種小分子藥物組合形成的“雞尾酒”，實現了全能干細胞的體外定向誘導及其穩定培養。該研究標志著全新的生命創造研究領域開啟。

“通常除了全能干細胞，沒有任何其他干細胞有可能獨立形成生命。為了更好地研究和控制全能干細胞，我們建立了一個能夠誘導并維持這些細胞的系統，并采用嚴格的標準來確認全能干細胞的身份。”丁勝教授解釋道。

對小鼠而言，只有受精卵和二細胞胚胎具有全能性，能分化形成完整個體。而這項研究形成的化學誘導全能干細胞（ciTotiSCs），就相當于二細胞胚胎階段。

研究團隊找到的藥物組合是從數千個小分子組合中篩選而來的，具體而言，這3種小分子分別是：

TTNPB，一種維甲酸受體激動劑，對于誘導細胞全能性必不可缺；

1-氮雜坎帕羅酮（1-Azakenpaullone），可以抑制TTNPB在長期培養中帶來的副作用、促進全能干細胞的自我更新；

最后，WS6起到促進、維持全能干細胞穩定的作用。

根據首字母，這3種分子的組合被稱作TAW雞尾酒組合。

通過化學定向誘導形成ciTotiSC（OCT4綠色熒光標記的是多能干細胞，MERVL紅色熒光標記的是全能干細胞）（圖片來源：參考資料[1]）

“TAW中的每個字母代表一個已知的可調節特定細胞命運的分子，但直至這項研究才發現它們誘導全能干細胞的聯合作用。”丁勝教授表示。

隨后，研究團隊分別通過基因水平的研究，以及體外的分化潛力測試，驗證了TAW誘導后的細胞具有的全能性。

他們發現在TAW細胞中，有數百個關鍵基因被開啟。這些基因常見于全能干細胞中，并被奉為確定全能性的標準。同時，與多能干細胞相關的基因在TAW細胞中處于沉默狀態，說明TAW細胞的全能性而不是多能性。

在體外測試中，TAW細胞被注射至小鼠早期胚胎中，結果這些細胞不僅在培養皿中表現出具備真正的全能干細胞的特點，而且在體內還分化成胚內和胚外譜系，表現出形成完整個體的潛力。

ciTotiSC具備發育成周圍卵黃囊和胎盤的潛力（圖片來源：參考資料[1]）

對于這一突破對未來研究的影響，丁勝教授表示，“作為科學家，我們會專注于推動科學發現，并為未來的研究者奠定科學研究與社會倫理層面決策的知識與工具。科學極限的突破或可推動公共政策的改革，合理調整科學研究與社會倫理的平衡，讓科學能有更多探索的空間，為人類的發展拓寬邊界。”

參考資料：

[1] Hu, Y., Yang, Y., Tan, P. et al. Induction of mouse totipotent stem cells by a defined chemical cocktail. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04967-9

[2] 清華大學藥學院丁勝團隊在《自然》發表突破性全能干細胞創新研究 Retrieved June 21st, 2022 from https://mp.weixin.qq.com/s/15PKs727lo5TS2Jt4I-r5g

原標題：《自然》：回到生命起點！清華大學丁勝團隊重磅突破，成功誘導全能干細胞