再生醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)重要課題是:清楚地了解干細(xì)胞是如何分化為特殊的器官和組織的.現(xiàn)在,加州大學(xué)的Santa Barbara為這一領(lǐng)域的研究增添了新的發(fā)現(xiàn),他的研究小組確定了果蠅中決定干細(xì)胞產(chǎn)生不同類型的子細(xì)胞的機(jī)制.這些結(jié)果被發(fā)布在今日的Proceedings of the National Academy of Sciences上.
果蠅是干細(xì)胞生物學(xué)研究的一個(gè)*的模型.為了觀察自然環(huán)境中的干細(xì)胞,UCSB的分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授Denise Monl研究了果蠅的卵巢.通過這些工作,該小組闡明了卵泡細(xì)胞分化的zui早期階段.“很明顯,簡(jiǎn)單動(dòng)物控制細(xì)胞行為的基本原理是保守的,即該原理也控制了人類的細(xì)胞行為.”她說：“有太多的知識(shí)我們可以通過研究簡(jiǎn)單生物模型來了解.”
castor（Cas）基因編碼一個(gè)表達(dá)于濾泡干細(xì)胞（follicle stem cells, FSCs）中的結(jié)構(gòu)核蛋白.研究人員發(fā)現(xiàn)在胚胎發(fā)育過程中,Cas對(duì)產(chǎn)生特殊類型的大腦細(xì)胞起到了關(guān)鍵作用,并且?guī)椭S持了整個(gè)生命過程中的FSCs.“確定了果蠅中的這一重要蛋白質(zhì),我們就能夠檢測(cè)是否人類中該蛋白質(zhì)的同源物對(duì)干細(xì)胞及其子代也是重要的.”Monl說：“我們對(duì)控制干細(xì)胞行為的分子了解的越多,就能更近一步地達(dá)到我們控制這些細(xì)胞的目標(biāo).”
她的研究小組將進(jìn)化保守的Cas基因與另外2個(gè)進(jìn)化保守的基因hedgehog （Hh）和eyes absent （Eya）置于一個(gè)基因回路中,用來決定特化細(xì)胞后代的命運(yùn).另外,他們還確定了Cas可以作為Hh信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵的、組織特異的靶標(biāo),它不僅在維持FSC方面發(fā)揮關(guān)鍵作用,而且還幫助維持了FSC后代的多樣化.
Cas和Eya的互補(bǔ)模式揭示了早期發(fā)育階段極細(xì)胞和柄細(xì)胞的逐級(jí)分化.另外,它還提供了一個(gè)指示細(xì)胞命運(yùn)的標(biāo)記物,并闡明了FSC后代發(fā)生不同命運(yùn)的分子和細(xì)胞機(jī)制.
在早期分化過程中,卵泡細(xì)胞經(jīng)歷了雙項(xiàng)選擇.那些將變?yōu)樘鼗?xì)胞的卵泡細(xì)胞位于卵室的兩極,并接著變?yōu)閮煞N類型的細(xì)胞——極細(xì)胞和柄細(xì)胞.3種基因——Cas,Eya和Hh,以不同的組合發(fā)揮作用,有時(shí)會(huì)強(qiáng)制性的決定形成哪類細(xì)胞.Cas是極細(xì)胞和柄細(xì)胞完成細(xì)胞命運(yùn)所需的,而Eya是這些細(xì)胞命運(yùn)的一個(gè)負(fù)調(diào)控因子.Hh是Cas表達(dá)必需的,并且Hh信號(hào)對(duì)Eya的抑制是必要性的.
Monl解釋說：“如果只得到了這些標(biāo)記物中的一種,你很難評(píng)估事情的發(fā)展情況.所有的細(xì)胞看起來都是一樣的,你沒辦法知道什么時(shí)候會(huì)發(fā)生什么事情.但是現(xiàn)在,我們能真實(shí)地了解到細(xì)胞如何獲得了不同的特性.”
Hh在胚胎發(fā)育、成人體內(nèi)平衡,出生缺陷和癌癥等多方面發(fā)揮作用.Hh拮抗劑目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn),用以治療幾種類型的癌癥.但是由于Hh信號(hào)在如此多不同類型的細(xì)胞和組織都是重要的, 這一抑制劑的系統(tǒng)性傳遞可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用.因此確定必要的、特定組織的Hh感受器可以更具體地識(shí)別治療目標(biāo).
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