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        團隊記錄了干細胞轉(zhuǎn)化為不同細胞類型的過程中的一些第一步

        神經(jīng)元如何成為神經(jīng)元?它們都以干細胞開始,未分化并且有可能成為體內(nèi)的任何細胞。然而,到目前為止,究竟如何發(fā)生這種情況在某種程度上是一個科學(xué)的謎團。加州大學(xué)圣塔芭芭拉神經(jīng)科學(xué)家進行的一項新研究破譯了一些最早的變化,這些變化發(fā)生在干細胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元和其他細胞類型之前。

        團隊記錄了干細胞轉(zhuǎn)化為不同細胞類型的過程中的一些第一步

        在培養(yǎng)皿中使用人胚胎干細胞,博士后人員Jiwon Jang發(fā)現(xiàn)了一種在細胞分化中起關(guān)鍵作用的新途徑。研究結(jié)果發(fā)表在Cell雜志上。“Jiwon的發(fā)現(xiàn)非常重要,因為它讓我們對干細胞的工作方式和它們開始分化的方式有了基本的了解,”資深作者Kenneth S. Kosik說,他是UCSB分子,細胞系神經(jīng)科學(xué)研究哈里曼教授和發(fā)育生物學(xué)。“這是該領(lǐng)域缺失的一項非?;A(chǔ)的知識。”

        當(dāng)干細胞開始分化時,它們形成前體:有可能成為腦細胞的神經(jīng)外胚層,如神經(jīng)元; 或中內(nèi)胚層,最終成為包含器官,肌肉,血液和骨骼的細胞。

        Jang發(fā)現(xiàn)了他和Kosik標記PAN(Primary cilium,Autophagy Nrf2)軸的許多步驟。這種新發(fā)現(xiàn)的途徑似乎決定了干細胞的最終形式。“PAN軸是決定細胞命運的重要因素,”Jang解釋道。“G1延長會引起纖毛突出,這些細胞觸角暴露的時間越長,它們就越能吸收信號。”

        一段時間以來,科學(xué)家已經(jīng)知道Gap 1(G1),即細胞周期中四個階段中的第一個階段,但他們并不清楚其在干細胞分化中的作用。Jang的研究表明,在注定要成為神經(jīng)元的干細胞中,G1的延長階段會引發(fā)其他導(dǎo)致干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)外胚層的行為。

        在這個延長的G1間隔期間,細胞形成初級纖毛,能夠感知其環(huán)境的觸角突起。纖毛在稱為自噬的過程中激活細胞的垃圾處理系統(tǒng)。

        另一個重要因素是Nrf2,它可以監(jiān)測細胞中的自由基等危險分子 - 這對于健康細胞的形成尤為重要。“Nrf2就像是細胞的監(jiān)護人,確保細胞正常運作,”校園神經(jīng)科學(xué)研究所聯(lián)合主任科西克說。“干細胞中Nrf2水平非常高,因為干細胞是未來。如果沒有Nrf2關(guān)注基因組的完整性,未來的后代就會陷入困境。”

        Jang的工作表明,在細長的G1間隔期間,Nrf2的水平開始下降。Kosik指出,這很重要,因為在細胞已經(jīng)開始分化之前,Nrf2通常不會減少。“我們認為,在相同的條件下,如果細胞相同,兩者都會以同樣的方式區(qū)分,但這不是我們發(fā)現(xiàn)的,”Jang說。“細胞命運受G1延長控制,這延長了纖毛對環(huán)境信號的暴露。這是一個很酷的概念。”

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