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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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科學家發(fā)現了引導早期干細胞形成的分子信號
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研究者發(fā)現，兩種分子信號的交叉作用控制著早期干細胞形成。 干細胞在我們的生命活動中就像一個雜活工，負責修復受損組織并更新正常身體組織，例如皮膚的生長與脫落�？茖W家逐漸了解干細胞在成體身上所起的作用，但對胚胎發(fā)育過程中這些干細胞的來源卻所知甚少。 現在，洛克菲勒大學的研究人員已經發(fā)現了一種新的機制，這種機制可以指示細胞在胚胎發(fā)育過程中成為干細胞。這項研究發(fā)表在1月14日的《細胞》雜志上，它解釋了細胞之間的通信如何介導這一進程，并可能為皮膚癌的治療提供新的思路。 “雖然對成體干細胞的了解越來越多，但是我們仍對它的起源知之甚少。在這項研究中，我們發(fā)現,一旦單層的胚胎表皮細胞開始向下分裂形成胚胎的頭芽，皮膚中毛囊內的原始干細胞就會特化。”Robin Chemers Neustein哺乳動物細胞生物學實驗室的Elaine Fuchs解釋道。“這個時期比我們預想的要早一些，也使我們對這些非常特別的細胞的出現過程有新的認識。” 先有干細胞，還是先有干細胞龕？ 干細胞群從周圍的細胞中得到信號，來決定是保持干細胞的身份，還是分化成別的特定細胞類型。這些有引導作用的細胞群稱為“龕（niche）”，用來維持成體干細胞的數量。目前，科學家還沒有了解的是干細胞龕如何形成，或者干細胞何時何地在胚胎發(fā)育中首次出現的。 “成體干細胞如何成為干細胞和如何控制細胞數量都依賴于干細胞龕的指引�！蔽恼碌牡谝蛔髡逿amara Ouspenskaia說，“而問題在于，是干細胞龕先出現才使其他細胞成為干細胞，還是其他的方式？比如干細胞先出現在其它地方，然后形成干細胞龕？” 在老鼠毛囊中有一個含有活躍干細胞的區(qū)域，Fuchs和她的同事們在該區(qū)域調查了發(fā)生在毛囊中的首次細胞分裂。毛囊首先是一個名為基板（placode）的芽狀物，然后發(fā)育為由多種細胞共同構成的多層組織。通過標記含有基板的細胞并追蹤它們的分裂后代，研究人員發(fā)現在細胞每一次分裂時，都有一個子細胞原地不動，而另一個子細胞“跑路”到組織的另一層。進一步研究表明，這個“逃亡者”最終成為了干細胞。這一發(fā)現十分重要，因為這是干細胞在該過程中首次出現，它意味著在干細胞龕形成之前就有干細胞存在。 飛出巢穴變成干細胞 細胞的特化（例如特化為肝臟細胞或者上皮細胞）取決于多種因素。比如其他細胞的分子信號可以控制特定基因開關。Fuchs和同事觀察到兩個最終停止在不同位置的子細胞的分子信號活動是不同的，他們致力于搞清楚信號如何決定細胞最終的命運。 他們發(fā)現，逃走的子細胞前往的環(huán)境WNT信號比較弱，這種信號在胚胎發(fā)育中起到了十分重要的作用。相比而言，另一個子細胞所處環(huán)境的WNT信號較強。WNT信號的強度影響了細胞對另一種信號，即SHH的應答——只有在WNT較弱的環(huán)境中細胞才能應答SHH信號，并使細胞成為干細胞。 “這些細胞必須離開‘家’，它們必須離開WNT信號強的環(huán)境才能成為干細胞�！監(jiān)uspenskaia說，“我們觀察到SHH信號其實就是那些接受了較強WNT信號的細胞產生的，前者對細胞的離開有重要作用。所以為了使這些逃離的細胞成為干細胞，需要從它的另一個原地不動的子細胞接受一個SHH信號，告訴它‘你是一個干細胞’�！� 研究人員相信WNT和SHH信號的拮抗作用可能有助于控制胚胎發(fā)育階段的干細胞產生數量。 “這個新發(fā)現的信號交叉反應解釋了為什么這兩個信號對皮膚癌的發(fā)生有深遠影響，在皮膚癌中，癌癥干細胞數量也十分巨大�！盕uchs說，她也是霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員，“現在的這項工作，為癌癥干細胞和正常干細胞之間的臨床關系的研究鋪平了道路�！保ǚg：曹元青 校對：丁可含） 研究人員通過追蹤發(fā)生在老鼠毛囊形成過程中的細胞分裂來確定干細胞出現的位置。上圖顯示了毛囊不同的發(fā)育階段。來源：洛克菲勒大學Robin Chemers Neustein哺乳動物細胞生物學實驗室/《細胞》 |
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