哥本哈根大学的研究人员发现，通过改变干细胞的营养供应，可以开发出一种新的方法来使干细胞恢复活力。由诺和诺德基金会干细胞医学中心（reNEW）的助理教授Robert Bone博士领导的研究团队发现，将标准干细胞培养基中的葡萄糖替换为半乳糖，可以使这些“超级干细胞”在培养中保持更健康，并表现出更好的分化成各种特化细胞类型的能力。
Bone博士表示：“我们展示了通过改变它们的饮食，干细胞可以恢复活力并变成‘超级干细胞’。这迫使它们以不同于平时的方式代谢能量，从而重新编程干细胞。”
他们的研究发表在《EMBO期刊》上，题为“通过NAD+依赖性去乙酰化改变代谢程序细胞身份”。
使用小鼠胚胎干细胞（ESCs），研究团队在培养基中将葡萄糖替换为半乳糖。通过改变营养来源，ESCs被重新编程到一个更早期的发展阶段，类似于早期哺乳动物胚泡的内细胞团（ICM）。
Bone博士说：“最终结果是，它们的行为就像来自更早的发展阶段，从而增强了它们分化成其他类型细胞的能力。”
这种细胞重编程激活了NAD+依赖性的sirtuin去乙酰化酶——这些酶在调节衰老和基因表达中起着核心作用——导致组蛋白和关键转录因子的去乙酰化，从而增强它们的身份和功能。
此外，转录噪声也减少了，因为染色质在包含冗余或无关遗传信息的区域更加紧密，在编码发育指令的区域则更加开放。
资深作者、reNEW的Joshua Brickman博士表示：“真正引人注目的是，它们不仅在分化方面更好，而且在标准培养条件下比干细胞保持更健康的时间更长。并且这是通过相对简单的方法实现的。”
体外受精和再生应用
最直接的应用前景之一是体外受精（IVF）。研究人员观察到，经过代谢重新编程的干细胞在形成胚外组织方面具有增强的能力。
Bone博士说：“‘超级干细胞’似乎更擅长形成一种称为卵黄囊的细胞谱系。先前的研究发现，在培养皿中培养的胚胎中卵黄囊的形成对于其植入和成功妊娠非常重要。”
该团队期待将这一策略用于临床应用。Brickman博士补充道：“我们希望改进IVF技术，通过开发一种使用相同代谢过程的IVF培养基，以提高植入成功率。”
此外，这项研究对衰老和与年龄相关的疾病研究也有更广泛的影响。由于这些恢复活力的ESCs更类似于ICM，它们可能在培养中更有效地生成肝脏、皮肤和神经等组织。这些影响涵盖了从组织再生到神经退行性疾病的各种治疗应用。该团队还计划进一步研究这种策略在其他细胞类型上的可能性。
Brickman博士推测：“也许我们可以用这种方法来再生老化细胞，并治疗帕金森病、骨质疏松症或糖尿病。我们能否用这种饮食来振兴肝细胞或心肌细胞，并用于治疗充血性心力衰竭或肝硬化患者？”
这项研究提供了关于环境变化（如营养可用性）如何影响细胞身份和命运的新见解。这些发现为通过代谢重编程开发稳健且具有治疗用途的干细胞群体奠定了重要基础。
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