青年科学家系列报道之细胞重编程技术研究

　　科研成就

　　刘晓东的细胞重编程可以被理解为改变细胞命运，为基于多潜能干细胞的细胞疗法、器官组织工程及再生医学等领域的广泛应用提供解决方案。

　　简单来说，就是通过人为干预（转录因子或小分子）手段，改变细胞原定的命运：将衰老细胞逆转为年轻细胞，将疾病细胞逆转为健康细胞，将成熟体细胞逆转为胚胎干细胞。这类研究对于人类抗衰、延长生命周期、新药试验、医学进步等有重大意义。

　　具体实践上，刘晓东致力于研究人诱导多能干细胞重编程中细胞命运调控的重要分子机制。诱导多能干细胞，又称表观重编程，是将一系列诱导因子导入成熟体细胞中，并重编程为具有类似胚胎干细胞特征的一种多能干细胞。刘晓东建立了不同阶段多能干细胞状态的直接诱导方法，并发现命运转换核心调控转录因子 ( 发表于Nature Methods, 2017)。其团队还成功将人体成熟皮肤细胞逆转为胚胎发育第五天状态。基于此，可以用于细胞疗法的实践，让有无限变化潜力的干细胞成为药品打入患者体内，发挥其预设好的效用。此外，刘晓东利用重编程中多细胞谱系的发现，构建了首个完整的3D 类囊胚结构( 论文发表于Nature,2021) 类器官模型的制作，可以帮助人类更直观了解药物及疗法在人类器官上的效用，便于病人试药。

　　至今为止，刘晓东已发表学术论文23 篇，其中第一作者、或共同通讯作者发表学术论文7 篇，包括Nature3 篇、Nature Methods 1 篇、Nature Protocols1 篇。除此之外，还申请了4 项澳洲/ 全球专利发明 (PCT/AU2019/051296, PCT/AU2020/051235, PCT/AU2021/051401,PCT/AU2021/051402) ， 其中两项专利已授权公司用于开发肿瘤免疫和神经衰退性疾病的细胞疗法。其研究成果多次被Nature、Science 等杂志撰文报道 (Embryo-like models shed freshlight on early human development)，受到全球超过300 家媒体( 包括新华日报、华盛顿邮报及英国邮报等) 的广泛关注和报道， 并入选2021 年Science杂志评选的年度十大科学突破(Embryo‘husbandry’ opens windows intoearly development)。

　　细胞命运的改写者

　　在刘晓东的眼中，探索大自然生命科学的未解之谜是一场充满激情的冒险。他对于生命科学的深层问题，如花朵、草木、袋鼠等生物为何会演化成现今的模样，人类的免疫系统是如何精准识别细菌、病毒和癌细胞的，以及人的大脑是怎样运转的，记忆究竟是什么，思考又是如何产生的，充满了好奇和渴望。这些科学之谜对他而言，就像是大自然对人类智慧的挑战，激发了他对生命科学深入研究的无限热情。高中毕业那年，同届同学大多出国念金融，唯一一个读生物的刘晓东像个异类。

　　2007 年到2021 年，刘晓东在澳大利亚墨尔本念完了本科、硕士、博士，专注细胞重编程与表观遗传学的研究。之后，他又前往英国的弗朗西斯·克里克研究所从事人胚胎发育与基因编辑相关的研究。2022 年，他在西湖大学成立了自己的实验室，研究方向是细胞重编程与发育再生医学。

　　我们身体当中的每一个细胞都有自己的命运。它们由受精卵分裂而来后，经过一系列的细胞命运调控增殖分化为成熟体细胞，辛勤工作，病变或者衰老，然后死亡。而刘晓东研究的是如何让细胞“改命”：他将成熟体细胞重新“格式化”，将其诱导至更早期的胚胎干细胞状态。例如把皮肤细胞相关的基因表达重置，格式化成胚胎干细胞状态，再施加信号将其转化为其他用途的细胞，这就是细胞的重编程。

　　刘晓东和团队通过分析细胞重编程过程中的命运决定，揭示了最早期细胞命运如何在分子层面上被重新设定。这一发现不仅展示了细胞命运的可塑性，也显示出在不改变细胞类型的情况下逆转细胞衰老的潜力，这意味着细胞可以恢复年轻的特性。这项技术的发展为生命科学带来了新的希望，特别是在延缓衰老和治疗与年龄相关的疾病方面。

　　人物自述

　　人短暂的一生能做的非常有限。在刘晓东看来，做科研最大的乐趣就是可以解决一些自己真正想解决的问题，所以要不停地追问自己：你到底想解决什么？因为它也许会是你毕生的追求，想得太肤浅了，走得就不稳。其次的乐趣，是让自己的三个孩子知道他们有一个科学家爸爸，希望这样的耳濡目染有一天可以让后代们也成为科研工作者。

　　他说：“我的工作就是利用细胞重编程技术，做细胞命运的改写者。做科研最大的一个乐趣，你可以解决一些真正你想解决的问题，只有这种热情存在了，你才会有足够的动力。我觉得我的科研，它是一个毕生的追求。科学界只有第一没有第二，真的是这样很残酷。”