2012年，日本科学家山中伸弥和高桥和敏凭借诱导多能干细胞方面的研究成果荣获当年诺贝尔生理及医学奖。他们采用导入外源基因的方法将体细胞 去分化，并进一步重编程成为多能干细胞，这类具有重编程功能的基因也被称作山中因子，而重编程得到的多能干细胞也被称作诱导多能干细胞(Induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs)。这项技术一经报道立即引起了全球学者关注，它打破了人们对干细胞分化不可逆的传统观念，为获取干细胞提供了更多途径。但是，这 项技术也引起了一些学者的担忧，他们认为不当诱导可能会使正常体细胞被重编程为癌症干细胞。近些年来，干细胞研究者们也围绕这些质疑和问题开展了很多研 究。6月22日，中科院广州生物医药与健康研究院研究者在Nature cell biology上发表重要论文，详细描述了他们对致癌基因和iPSCs关系最新研究成果。
领导此项研究工作的是我国著名干细胞专家裴端卿研究员和陈捷凯研究员。他们选择c-Jun这个有名的致癌基因作为研究对象，希望了解c-Jun是否会影响体细胞重编程过程。他们发现，在小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cell，mESCs)和iPSCs中表达很低，但在小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts，MEFs)中c-Jun表达却相对高一些，当mESC受到诱导而进入分化状态时，c-Jun也出现了上调。这些结果初步表明c-Jun可能会促使干细胞退出多能性状态。
荧光成像结果表明mESCs中c-Jun表达很低，但MEFs中表达相对较高
为了验证这一结果，研究者开发了一种诱导型功能获得性研究方法，使得mESCs中的c-Jun能被Dox诱导表达。结果表明，当c-Jun被诱 导时，可以完全抑制OKS和OKSM所诱导的MEFs重编程，让细胞不再进入多能性状态，这些结果表明c-Jun不仅仅能驱动干细胞细胞进入分化，还阻止 MEF被诱导为多能性干细胞。利用RNA-Seq检测，研究者发现，mESC中c-Jun受到诱导时，Esrrb、Nanog及Oct4等多能性基因明显 受到了抑制，而分化及发育相关的基因则出现了上调，包括很多EMT相关基因。不过，ChIP结果表明，大部分下调基因的TSS区域并没有c-Jun直接结 合，而有超过三分之一的上调基因TSS区域存在c-Jun直接互作，这表明c-Jun首先是发挥促转录功能，而不是直接的抑转录，而且不是直接下调多能性 基因。
利用Dox在mESCs中诱导c-Jun示意图及诱导后RNA-Seq结果
c-Jun结合状态与其正向调节基因表达状态关系。当mESCs中c-Jun受到Dox诱导，上调超过16倍的405个基因中，有135个是基因TSS区域有c-Jun结合，但下调超过16倍的163个基因中只有9个基因TSS区域有c-Jun结合。
为了了解c-Jun抑制多能性基因的具体机制，研究者构建了一系列c-Jun突变，结果表明，c-Jun发挥抑制与激活功能必须依靠其bZIP 结构，且c-Jun在受到拮抗剂抑制时，受到影响的基因与Oct4靶基因有明显重叠，不过由于c-Jun和Oct4具有完全不同的DNA结合特性，只有在 KSM诱导条件下c-Jun拮抗剂才会与Oct4调控相同基因。
几种c-Jun突变示意图及KSM+条件下c-JunDN突变体、Jdp2突变和Oct4调控靶基因重合情况对比
c-Jun和它的拮抗剂在体细胞及多能干细胞中的相反功能表明，多能性调控可能有一个潜在通路。基于之前的研究结果，研究者对多个能够诱导重编程的非山中因子进行了筛选，结果发现，Jdp2、Jhdm1b、Id1、Glis1、Sall4 和Lrh1这6非山中因子可以独立与c-Jun合作，诱导产生重编程，也进一步证明c-Jun拮抗剂能够通过非山中因子途径影响重编程。
在6种非山中因子作用下iPSCs生成情况
本项研究揭示了致癌基因c-Jun在iPSCs中所表现出的出乎意料的功能。一般情况下，c-Jun出现异常高表达，会造成体细胞出现癌变风 险，而iPSCs中，c-Jun却是作为一个细胞重编程的障碍出现，有力地证明了癌基因并不是iPS形成的关键。另外，这项研究在说明iPSCs不依赖癌 症相关通路的同时，也构建出一套全新的重编程因子组合，研究者希望利用这套全新的组合，对体细胞重编程为干细胞过程的机理展开更深入的研究，揭示更多的奥秘。
相关文献：The oncogene c-Jun impedes somatic cell reprogramming
