干细胞如何选择自己的职业

宗政超克
导读 你长大后想做什么?这似乎是每个孩子都会被问到的问题。有些早熟的人可能会回答医生或者宇航员,但大多数人可能会笑一笑,耸耸肩。但是,在

你长大后想做什么?这似乎是每个孩子都会被问到的问题。有些早熟的人可能会回答医生或者宇航员,但大多数人可能会笑一笑,耸耸肩。但是,在一个“你长大后想做什么?”这似乎是每个孩子都会被问到的问题。有些早熟的人可能会回答“医生”或“宇航员”,但大多数人可能会笑笑,耸耸肩。但是,在孩子明白选择自己人生道路的问题或概念之前(其实是胚胎的时候),孩子自己的干细胞也在问自己同样的问题。干细胞是尚未选择特定命运的细胞,如成为神经元或白细胞。在某些时候,每个干细胞决定了它“长大”时的状态,这些决定是任何生物体发展的关键点。

在阿尔伯特比林斯鲁多克的生物学和生物工程教授玛丽安布朗纳的实验室中,研究人员专注于一种特定的干细胞群,即神经C,它与生物体的末端相交。这些细胞具有分化成心肌、一些面骨和其他组织类型的能力。现在,利用鸡胚,布朗纳实验室的一组研究人员发现了一种叫做HMGA1的基因如何帮助神经在早期胚胎中形成嵴细胞。

描述这项研究的论文发表在eLife杂志上。研究生Shashank Gandhi是这篇论文的第一作者。

发育中的胚胎中的每个细胞都包含生物体整个基因组的副本——大量以遗传物质形式存在的信息。每个细胞中包含的基因组是建立和维持整个生物体功能的完整说明书。在这本说明书里,有几章基因,比如“如何成为一个神经元”“所以你想成为一个肌肉”。

根据单位的选择,必须遵循特定的程序和流程。

HM1蛋白(由HMGA1基因编码)可以帮助细胞启动这些过程,并根据需要打开或关闭其他基因。在这项新的研究中,研究小组发现HMGA1在胚胎发育的不同阶段发挥着两种独特的作用。

首先,研究小组发现HMGA1是控制Pax7基因表达所必需的,而Bronner实验室此前已经证明该基因是神经静止细胞形成所必需的。没有这个基因,细胞就会变成中枢神经系统细胞。

神经休息细胞形成后,它们需要能够从它们起源的身体中线(称为神经管)迁移到胚胎的其他部分,如心脏和面部。在这项新的研究中,研究小组发现HMGA1还调节着一种叫做Wnt1的基因,这种基因可以控制神经C细胞从神经管中正确分离以开始迁移的能力。

综上所述,这些发现表明HMGA1在干细胞中具有双重功能:既能调节神经C细胞的形成,又能刺激神经C的迁移。

有趣的是,尽管这项研究表明Hmga1是健康胚胎发育所必需的,但该基因已分别与黑色素瘤和神经母细胞瘤等癌症相关。“许多基因正在发育,以异常的方式重新部署癌细胞,”布朗纳说,他也是加州理工学院贝克曼研究所的主任。“我们已经看到,通过神经嵴细胞迁移的过程实际上类似于癌细胞转移的方式。”

布朗纳说,“如果这些事情出了问题,就会导致出生缺陷。”“我发现令人着迷的是,胚胎是一个自我组装系统。研究HMGA1等因素令人兴奋,因为在早期,这些因素的微小突变可能足以改变平衡,导致成人问题。系统强大,自我修正,胚胎还能发育。但也许那个人更有可能得黑色素瘤或其他类型的癌症,这很复杂,但这只是因为我们不知道每一项小小的研究都可以帮助完成这个难题。”

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