快速化学重编程过程中可变剪接调控细胞命运转变的机制解析

　　本研究通过快速化学重编程（FCR）系统揭示了可变剪接（AS）在细胞命运转变中的动态调控规律。研究人员发现FCR过程中外显子跳跃事件占主导地位，并鉴定出剪接因子Ptbp3通过调控表观遗传相关基因的可变剪接参与晚期重编程。该研究为理解细胞重编程的分子机制提供了新视角，对再生医学具有重要启示意义。

　　

在生命科学领域，细胞重编程技术一直是突破性的研究方向。从最初核移植技术的开创，到诱导多能干细胞（iPSCs）的诞生，科学家们不断探索细胞命运转变的奥秘。然而，传统转录因子介导的重编程（TFR）存在效率低、速度慢等局限，而新兴的快速化学重编程（FCR）系统为这一领域带来了新希望。但在这个过程中，可变剪接（Alternative Splicing, AS）如何动态调控细胞命运转变仍是一个未解之谜。

来自河南理工大学等机构的研究团队在《BMC Biology》发表重要成果，首次系统解析了FCR过程中AS的动态变化规律。研究发现AS模式与基因表达轨迹高度一致，揭示了外显子跳跃是FCR的主要剪接调控方式。更重要的是，研究鉴定出剪接因子Ptbp3通过调控表观遗传调控因子（如Ehmt2、Smarcb1等）的可变剪接参与晚期重编程，同时发现剪接体活性下降导致的内含子保留事件可能与滞育样状态相关。这项研究为理解细胞重编程的分子机制提供了新视角，对再生医学发展具有重要意义。

研究团队主要采用RNA-seq测序技术分析不同重编程阶段的转录组变化，利用VAST-TOOLS软件进行可变剪接事件鉴定和定量，通过生物信息学方法（包括聚类分析、motif富集等）解析剪接调控网络，并整合CLIP-seq数据预测剪接因子结合位点。

研究结果
Dynamics of alternative splicing during fast chemical reprogramming
通过分析六个时间点的RNA-seq数据，研究人员发现FCR过程中存在7993个差异AS事件，其中内含子保留（IR）事件在中期和晚期显著增加。主成分分析显示，外显子跳跃（CEx）事件的PSI值变化轨迹与基因表达模式高度一致，表明AS与转录调控存在协同作用。

Predominance of exon exclusion over inclusion during FCR
K均值聚类分析显示，外显子跳跃事件（1340个）显著多于外显子包含事件（459个）。这些跳跃事件主要影响ORF结构，相关基因富集在基因表达调控和染色质重塑等通路，提示其在细胞身份转换中的关键作用。

FCR exhibited unique splicing patterns compared to TFR
与TFR系统相比，FCR表现出独特的AS模式，仅有不到20%的AS事件重叠。特别是在重编程过渡阶段，两种系统的剪接模式相关性极低（R<0.3），表明它们采用不同的剪接调控机制。

Unique expression patterns of splicing factors may contribute to AS landscapes in FCR
研究人员筛选出312个剪接因子，发现其中95%与特定PSI簇显著相关。值得注意的是，与过渡阶段相关的剪接因子在FCR和TFR中表达模式差异显著，这可能是导致两者AS图谱不同的主要原因。

Ptbp3 is predicted to be a crucial splicing factor in the late of FCR
Ptbp3在FCR晚期特异性高表达，其结合motif"TCTCTCTC"在差异AS事件3'剪接位点显著富集。研究发现Ptbp3可能通过调控Ehmt2（H3K9甲基转移酶）、Smarcb1（SWI/SNF染色质重塑复合体组分）等表观遗传调控因子的可变剪接参与重编程。

Emergence of abundant IR events could contribute to the diapause-like state of FCR
研究发现中期和晚期出现的2196个IR事件与剪接体组分（如U1 snRNP、Lsm复合体）表达下调相关。这些IR事件可能导致关键滞育相关基因（如细胞周期、mRNA加工相关基因）的pre-mRNA降解，从而促进细胞退出滞育样状态。

结论与意义
该研究首次系统描绘了FCR过程中的AS动态图谱，揭示了外显子跳跃是主要的剪接调控方式，并发现剪接因子Ptbp3和内含子保留事件在细胞命运转变中的关键作用。这些发现不仅深化了对重编程分子机制的理解，还为优化重编程策略提供了新思路——通过调控特定剪接事件可能提高重编程效率或引导细胞定向分化。

研究还提出了若干创新观点：FCR与TFR采用不同的剪接调控网络；剪接调控与表观遗传修饰存在交叉对话；内含子保留可能是细胞退出滞育样状态的重要机制。这些发现为再生医学领域提供了潜在干预靶点，例如通过小分子调控Ptbp3活性来增强重编程效率，或利用剪接调控引导体细胞转分化。未来研究可进一步验证这些剪接事件的功能，并探索其在疾病模型中的应用价值。