誰能想到，一次小小的改變干細胞 “飲食” 的嘗試，竟然真的能重新編程干細胞呢？

2025 年 4 月 25 日，丹麥哥本哈根大學科研團隊在《The EMBO Journal》上發(fā)表了一項名為 “Altering metabolism programs cell identity via NAD+-dependent deacetylation” 的研究論文。

研究人員改變了小鼠胚胎干細胞（ESCs）所處培養(yǎng)基中糖的類型，最終培育出了較之普通干細胞更具活力，分化能力更強的“超級干細胞”。

1

用飲食重塑細胞潛能

事實上，我們早已可以勾勒出一幅關于“飲食重塑細胞潛能”的藍圖 —— 通過精準調控營養(yǎng)攝入，人類或能主動改寫干細胞的分化軌跡，為再生醫(yī)學與抗衰老研究開辟全新賽道。

2021 年，美國辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學中心的 James M. Wells 教授團隊在《Cell Reports》發(fā)表研究成果，揭示短期高脂飲食可誘導小鼠腸道干細胞向脂質吸收型上皮細胞分化的分子機制。

研究顯示，高脂飲食促使機體能量代謝模式快速轉向脂肪酸氧化供能，在增強腸道上皮細胞脂質吸收能力的同時，激活腸道細胞應激反應，改變細胞分化譜系，進而驅動腸道干細胞向吸收功能型上皮細胞轉化。

到了 2022 年，麻省理工學院 Manolis Kellis 教授團隊進一步發(fā)現，高脂飲食可通過雙重機制影響間充質干細胞分化：

一方面誘導其向脂肪儲存細胞（ adipocyte-like cells）分化，另一方面刺激其分泌細胞外基質重塑因子，為脂肪細胞的增殖擴張?zhí)峁┙Y構性微環(huán)境。

同時，該研究還證實規(guī)律性運動能夠逆轉高脂飲食誘導的上述分化進程。這表明飲食模式與運動干預通過共同調控干細胞分化方向，在脂肪代謝與儲存的動態(tài)平衡中發(fā)揮關鍵調節(jié)作用。

因此，用 “飲食重塑細胞潛能” 其實并不少見了。

但哥本哈根大學研究團隊的發(fā)現更為聚焦，其首次揭示出特定飲食成分對細胞命運的決定性影響。

2

“一勺糖” 一次顛覆性發(fā)現

丹麥哥本哈根大學研究團隊以小鼠胚胎干細胞（ESCs）為研究對象，通過調整其生長培養(yǎng)基中的糖類成分——用半乳糖替代傳統(tǒng)的葡萄糖，成功誘導了細胞命運的重編程，培育出了一種新型的“超級干細胞”。

半乳糖替代葡萄糖后，細胞會被迫從原來的依賴糖酵解途徑產生能量，轉變?yōu)橐蕾嚢肴樘堑难趸姿峄緩健?/p>

通過強制改變糖酵解與 OXPHOS 的比率來改變 ESCs 的代謝以產生 EMESCs，從而增加自我更新和分化的能力

這種代謝途徑的改變使得細胞以不同的方式代謝能量，從而激活了一系列與細胞衰老相關的信號蛋白。

比如，激活了NAD+依賴性的sirtuin去乙酰化酶——去乙酰化酶是一種能去掉蛋白質上乙酰基團的酶，這些酶在調節(jié)衰老和基因表達中起著核心作用。

它去除蛋白質乙酰基團，影響組蛋白使染色質結構變化，在含有冗余或不相關遺傳信息的DNA區(qū)域，染色質變得更加緊密地包裝，而在包含發(fā)育指令的DNA區(qū)域則變得更加開放和易于訪問，使得細胞在接收到分化信號時，能夠更高效地啟動發(fā)育相關的基因表達程序，而非與衰老相關的基因表達程序。

同時，去乙酰化酶還能影響轉錄因子，調節(jié)細胞周期停滯和衰老相關基因表達。

通過這些代謝和表觀遺傳學的改變，干細胞被重新編程到一個更早期的發(fā)展階段，類似于早期哺乳動物胚泡的內細胞團（ICM）。這種重編程增強了干細胞的分化能力，使得它們能夠更高效地轉化為各種特化細胞類型。

觀察發(fā)現，這些“超級干細胞”展現出了非凡的活力和分化潛力。

相較于普通干細胞，它們在轉化為肝臟細胞、皮膚細胞或神經細胞等多種特化細胞時，不僅效率更高，而且成功率也顯著提升。這些細胞能夠更精準地響應分化誘導信號，沿著預定的譜系進行高效分化。

此外，超級干細胞在長期培養(yǎng)過程中展現出了更為穩(wěn)定的健康狀態(tài)，相較于普通干細胞更容易出現功能衰退和老化跡象，超級干細胞能夠更好地維持其活性和功能，這為干細胞的長期保存和應用提供了新思路。

3

對生育治療的重大改善

在丹麥哥本哈根大學的研究中，超級干細胞展現出對生育治療，尤其是在體外受精（IVF）上的顯著潛力。

關鍵優(yōu)勢在于其能高效生成早期胚胎發(fā)育中形成的特定組織，特別是卵黃囊相關的細胞譜系。

卵黃囊對于胚胎著床和成功妊娠至關重要，因為其為胚胎提供營養(yǎng)并參與血液系統(tǒng)的形成。研究表明，超級干細胞通過改變代謝途徑，增強了生成卵黃囊的能力，從而有望提高IVF胚胎的著床率。

而目前IVF面臨的主要挑戰(zhàn)恰是胚胎著床率低。

超級干細胞的應用可能通過以下幾種方式改善這一問題：

首先，研究人員計劃開發(fā)基于超級干細胞代謝機制的新型IVF培養(yǎng)方案，優(yōu)化胚胎培養(yǎng)環(huán)境，從而提升胚胎質量；其次，超級干細胞可能用于改善胚胎著床前的發(fā)育條件，提高胚胎的著床能力和妊娠成功率。

超級干細胞的發(fā)現為IVF技術的改進提供了新的方向。其在生成卵黃囊相關細胞譜系方面的優(yōu)勢，有望顯著提高胚胎著床率和IVF成功率，。

寫在文末

這場培養(yǎng)基配方調整的發(fā)現，或許只是代謝調控干細胞的冰山一角。隨著研究深入，我們或將發(fā)現更多 "細胞命運調控因子"，讓精準調控生命的微觀進程從實驗室走向臨床，甚至走進普通人的日常生活。

* 文章內容僅供參考，不構成任何建議

since 2015.

來源/ 部分信息整理自網絡編輯/ RainForest出品/ 云上細胞團隊