在重編青蛙和羊的細(xì)胞時(shí)，分別通過將一個(gè)已分化的原子核移植到被剝?nèi)NA的卵子內(nèi)?？茖W(xué)家已經(jīng)知道卵子中的一些東西能夠重編原子核，那些與皮膚細(xì)胞有關(guān)的基因?qū)⒈磺袛?，而與多能性有關(guān)的基因被開啟，并觸發(fā)一系列下降流事件。研究人員開發(fā)出各種細(xì)胞重編新方法——向受精卵和胚胎干細(xì)胞中添加原子核，但這些方法無法解答是細(xì)胞中的什么進(jìn)行了重編工作，并且該過程是如何工作的。
制備iPS細(xì)胞時(shí)，情況發(fā)生了變化。在能夠重編為成體細(xì)胞的早期胚胎或胚胎干細(xì)胞里，只有4個(gè)蛋白質(zhì)出現(xiàn)了表達(dá)。而且，重要的是，他們還提供了用于研究在培養(yǎng)皿中進(jìn)行重編的工具。目前，干細(xì)胞生物學(xué)家確信在引入這些蛋白質(zhì)（有時(shí)名為山中因子）后，會(huì)發(fā)生一陣強(qiáng)烈且大部分能預(yù)測(cè)的基因表達(dá)。不過，幾天后，這些細(xì)胞會(huì)進(jìn)入一個(gè)神秘狀態(tài)，它們會(huì)分化，但出現(xiàn)失速，zui終不能進(jìn)一步重編。大約一周后，非常少的細(xì)胞（1/1000）會(huì)變成多能細(xì)胞。
從細(xì)胞角度而言，克服*分化狀態(tài)是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。例如，科學(xué)家經(jīng)常從皮膚中提取纖維母細(xì)胞，并試著重編。在一個(gè)很長(zhǎng)的過程中，它們獲得了其特性，這些細(xì)胞的DNA被印上了“后生"標(biāo)記——添加甲基原子團(tuán)或改變組蛋白等化學(xué)修飾。這些能確保只有與纖維母細(xì)胞有關(guān)的基因能被表達(dá)。但他們無法讓皮膚細(xì)胞像一個(gè)正在分化的干細(xì)胞，因?yàn)檫@可能是癌癥等疾病的路徑。
現(xiàn)在，科學(xué)家能很好地控制頭48小時(shí)發(fā)生的事情。在胚胎干細(xì)胞里，山中因子能激活處于“多能性網(wǎng)絡(luò)"的基因，它們能使細(xì)胞無限增殖。但當(dāng)被放入纖維母細(xì)胞等分化細(xì)胞中時(shí)，這些因子的活動(dòng)方式并不同。在人類纖維母細(xì)胞重編的zui初兩天里這些因子的位置圖。他發(fā)現(xiàn)，它們被“物理封閉"，染色體構(gòu)象阻止其到達(dá)常規(guī)目標(biāo)基因。
相反，這些蛋白質(zhì)會(huì)進(jìn)入染色體可進(jìn)入?yún)^(qū)域。有時(shí)，它們會(huì)激活促使細(xì)胞自殺的基因；或束縛在名為增強(qiáng)劑的遙控區(qū)域上——這會(huì)促使與重編過程相關(guān)的基因激活。
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