中国科学院广州生物医药健康研究院、广州医科大学、中山大学、中国科学院香港创新研究院再生医学与健康创新中心等多个研究团队合作，将金属有机化学与干细胞生物学、肿瘤学深度交叉融合，首次发现原本用于抗癌的铱(III)配合物可作为新型线粒体靶向分子，通过调控线粒体分布与表观遗传修饰，快速开启体细胞“重返青春”为诱导多能干细胞的大门，同时调控肿瘤干细胞的干性。4月3日，相关成果于发表在《中国科学：生命科学》（SCIENCE CHINA Life Sciences）。

“铱在现代医学尤其是肿瘤领域的应用日益广泛，其中铱(III)配合物作为新型抗癌分子，兼具强效抗癌活性与低毒性优势。”论文共同通讯作者、中国科学院广州生物医药健康研究院研究员刘兴国指出，该研究不仅揭示了铱(III)配合物调控线粒体-细胞核之间信号交流的全新模式，也为小分子化合物诱导细胞命运提供了“金属离子”的新思路。

在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助下，研究团队聚焦体细胞重编程与肿瘤干细胞调控两大方向，系统开展了铱(III)配合物的功能与机制研究。在体细胞重编程方面，研究发现铱(III)配合物可显著提升小鼠体细胞向诱导多能干细胞的诱导效率。其核心作用靶点为线粒体：该配合物能特异性诱导线粒体向细胞核周围聚集，缩短线粒体与细胞核之间的信号传递距离，增强线粒体-核通讯效率；同时促进线粒体TCA循环酶Pdha1向细胞核内转位，驱动细胞代谢从氧化磷酸化向糖酵解转换——这一代谢特征与多能干细胞的能量代谢模式高度一致，从而增加乙酰辅酶A的生成量，为组蛋白乙酰化修饰提供充足底物。

进一步的机制解析表明，Pdha1核转位是铱(III)配合物诱导的关键效应事件。通过Pdha1核转位与代谢重编程的协同作用，细胞组蛋白H3K9、H3K27等关键位点的乙酰化水平显著提升，多能性基因位点的染色质状态得以重塑，从而促进Oct4、Sox2等核心多能性基因的转录激活，最终实现体细胞向多能干细胞的高效转换。

同时，研究团队意外发现铱(III)配合物具有上下文依赖的双重生物学功能：在肿瘤干细胞中，该配合物通过线粒体靶向作用诱导线粒体活性氧（ROS）高浓度累积，破坏线粒体动力学平衡，抑制肿瘤干细胞的自我更新能力与致瘤性；而在正常体细胞中，其诱导的低浓度ROS作为信号分子，可进一步促进线粒体核周分布与Pdha1核转位，协同提升重编程效率。这种“促再生-抑癌”双重功能，为再生医学与癌症联合治疗提供了全新的分子工具。

该研究阐明的“铱(III)配合物-线粒体核周分布-Pdha1核转位-代谢重编程-表观遗传重塑”调控通路，是一种全新的细胞命运调控模式。它不仅丰富了线粒体反向信号调控的理论体系，为金属配合物在再生医学中的应用开辟了新路径，也拓展了铱(III)配合物的生物学功能边界，建立了金属配合物作为小分子化合物诱导细胞分化的全新范式。

此外，该研究为肿瘤干细胞靶向治疗等关键科学问题提供了新靶点与新思路，其“促重编程-抑癌”双重功能有望被开发为兼具组织修复与肿瘤治疗的多功能制剂，为癌症治疗后的组织再生提供新策略。值得一提的是，铱作为一种在地质历史上与恐龙灭绝事件相关的稀有元素，其在表观遗传调控中的新发现也为地球生命演化研究提供了有趣的联想。

相关论文信息：https://doi.org/10.1007/s11427-025-3300-x