在一項(xiàng)的研究中，來自美國休斯敦衛(wèi)理公會(huì)研究所（Houston Methodist Research Institute, HMRI）的研究人員鑒定出并描述了一種在將成體細(xì)胞（體內(nèi)除精細(xì)胞或卵細(xì)胞之外的細(xì)胞）轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用的生物因子。相關(guān)研究結(jié)果于2016年4月21日在線發(fā)表在Cell Reports期刊上，論文標(biāo)題為“Optimal ROS Signaling Is Critical for Nuclear Reprogramming”。論文通信作者為HMRI心血管科學(xué)系主任John P. Cooke博士。

Cooke說，考慮一下動(dòng)畫片《變形金剛》：卡車和汽車可變成機(jī)器人；他們操縱成體細(xì)胞中的基因，表達(dá)特異性的蛋白，從而將它們重編程為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cell, iPS細(xì)胞）。

iPS細(xì)胞能夠分化為任何一種類型的成體細(xì)胞，這就使得它們成為一種潛在有價(jià)值的抵抗眾多疾病的武器。在這項(xiàng)研究中，Cooke和他的同事們發(fā)現(xiàn)活性氧（ROS，也被稱作氧衍生自由基）在細(xì)胞核重編程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過利用多種方法誘導(dǎo)成體細(xì)胞變成iPS細(xì)胞，研究人員首次發(fā)現(xiàn)在重編程早期階段，這種轉(zhuǎn)化始終與增加產(chǎn)生的ROS水平相伴隨。

Cooke說，“當(dāng)我們利用基因工具敲除控制ROS產(chǎn)生的酶，或者我們利用抗氧化劑清除任何產(chǎn)生的ROS時(shí)，我們觀察到iPS細(xì)胞集落形成顯著下降。相反地，ROS過度產(chǎn)生也會(huì)損害iPS細(xì)胞形成，這意味著最佳的iPS細(xì)胞產(chǎn)生發(fā)生在自由基產(chǎn)生的適宜區(qū)域（Goldilock's zone）內(nèi)---太少或太多都會(huì)導(dǎo)致重編程停止。”

最終，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)iPS細(xì)胞成熟時(shí)，產(chǎn)生的ROS水平下降了，而且這些成熟的iPS細(xì)胞集落在低ROS水平的細(xì)胞環(huán)境中存活得最好。這項(xiàng)研究是對(duì)2012年發(fā)表在Cell期刊上的一篇文章（Cell, 26 October 2012, doi:10.1016/j.cell.2012.09.034）---在這篇文章中，Cooke 證實(shí)用來運(yùn)送重編程基因（Oct4、Sox2, Klf4和c-Myc ）的病毒并不只是載體而已---的擴(kuò)展研究。

Cooke解釋道，“我們了解到，病毒載體在重編程中發(fā)揮作用。它們對(duì)先天性免疫信號(hào)的激活導(dǎo)致將成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPS細(xì)胞所必不可少的表觀遺傳變化。” 

已知先天免疫信號(hào)促進(jìn)參與細(xì)胞防御的ROS產(chǎn)生。Cooke說，他的團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)方法來操縱ROS的先天性免疫信號(hào)，以便最大化產(chǎn)生iPS細(xì)胞和更好地指導(dǎo)它們分化。

更好地理解成體細(xì)胞經(jīng)重編程變成iPS細(xì)胞的機(jī)制是進(jìn)一步開展研究理解和治療疾病的關(guān)鍵。比如，科學(xué)家們能夠獲取阿爾茨海默病患者的皮膚細(xì)胞，將它們重編程為iPS細(xì)胞，然后將這些iPS細(xì)胞分化為神經(jīng)元，這樣就能夠研究個(gè)人的腦細(xì)胞。因此，iPS細(xì)胞在理解不同疾病過程中是有用處的，而且可能也被用來開發(fā)出再生性療法。