干细胞如何维持“干性”

2016-11-075678点击

干细胞如何维持“干性”

当胚胎干细胞在其原子核表达Oct4蛋白质(品红)时会粘附在一起(绿色,左图)。

当除去Oct4时,它们的形状发生变化,且黏着力降低(右图,蓝色的细胞核)。

(由哥本哈根大学供图)

       哥本哈根大学和爱丁堡大学的科学家识别了一组功能相关的因子,可调节胚胎干细胞的自我更新能力。其中关键的一点就是干细胞标记物Oct4如何让干细胞附着在一起。 识别这些因子有助于设计更好、更安全的方式为未来的再生医学细胞疗法治疗糖尿病和帕金森氏病等疾病制备专门的细胞。 该研究结果发表在科学期刊《当代生物学》。

       科学家已知蛋白质Oct4在维持胚胎干细胞的纯净形式中起着关键作用, 但是到目前为止还没有人知道在8000多个基因中,Oct4究竟选择了哪个基因来支持干细胞的自我更新。通过比较青蛙、老鼠和人类干细胞的进化,科学家们将Oct4与细胞的粘着力联系起来。 他们发现胚胎干细胞要茁壮成长必须粘附在一起,而Oct4的作用是确保干细胞粘附在一起。爱丁堡大学研究员Alessandra Livigni说,“胚胎干细胞在分化成为成熟的细胞前能永远保持年轻。我们的研究表明,Oct4通过将干细胞互相粘连,阻止干细胞分化。”

       尽管如大海捞针般艰难, 爱丁堡和哥本哈根的研究小组还是从 8000 多个基因中成功地识别了53个调节细胞粘附的基因。这为更加有效地维持干细胞的“干性”(自我更新和分化能力)铺平了道路。 胚胎干细胞最重要的特点就是自我更新和分化成所有类型的成体细胞。 然而干细胞要想用于医疗, 需要一直保持它们的“干性”直到使用前。当医生要把干细胞分化为特定的细胞, 例如生产胰岛素的β细胞或大脑中的神经细胞,他们希望这个过程发生的准确、高效。“如果我们不懂得如何维持干细胞的‘干性’,我们不能做到这一点,这项研究有可能改变干细胞培养方法,使我们能以较低的成本和更高效的方式使用干细胞,”哥本哈根大学教授Joshua Brickman总结说。

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