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        科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)要使干細胞健康端粒長度必須恰到好處
        
			
        
				2019-01-10 17:29:27
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        自從研究人員將端粒(染色體末端的保護結(jié)構(gòu))的縮短與衰老和疾病聯(lián)系在一起以來，人們就一直在研究控制端粒長度的因素。如今，索爾克研究所(Salk Institute)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，平衡干細胞的伸長和修剪，可以產(chǎn)生端粒，就像金發(fā)女孩會說的那樣，端粒不太短也不太長，但剛剛好。
        

        科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)要使干細胞健康端粒長度必須恰到好處
        

        這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2016年12月5日的《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》(Nature Structural & Molecular Biology)雜志上，加深了我們對干細胞生物學(xué)的理解，可能有助于推進基于干細胞的治療，尤其是與衰老和再生醫(yī)學(xué)相關(guān)的治療。
        

        索爾克分子和細胞生物學(xué)實驗室教授、該項研究的資深作者簡•卡爾塞德說:“這項研究表明，端粒的最佳長度是在兩個極端之間精心調(diào)節(jié)的范圍。”“眾所周知，很短的端粒會對細胞造成傷害。但完全出乎意料的是，我們發(fā)現(xiàn)端粒很長時也會發(fā)生損傷。
        

        端粒是DNA在每個染色體末端的重復(fù)延伸，它的長度可以通過一種叫做端粒酶的酶來增加。我們的細胞機制導(dǎo)致在細胞復(fù)制DNA和分裂時，端粒的一小部分被切斷。隨著端粒的逐漸縮短，染色體本身也變得容易受到損傷。最終細胞死亡。唯一的例外是干細胞，它們利用端粒酶重建其端粒，使其保留分裂能力，并為特定的組織或器官發(fā)育成(“分化”)幾乎任何類型的細胞，無論是皮膚、心臟、肝臟還是肌肉，這一特性被稱為多能性。這些特性使干細胞成為有希望用于再生治療的工具，以對抗與年齡有關(guān)的細胞損傷和疾病。
        

        “在我們的實驗中，限制端粒長度會損害多能性，甚至導(dǎo)致干細胞死亡，”索爾克研究所的助理研究員、論文第一作者特雷莎·里維拉(Teresa Rivera)說。所以我們想知道增加端粒長度是否會增加多能性容量。令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)過長的端粒更脆弱，并積累DNA損傷。
        

        Karlseder, Rivera和他的同事開始在實驗室培養(yǎng)的人類胚胎干細胞(ESCs)中研究端粒的維持。通過分子技術(shù)，他們改變了端粒酶的活性。也許并不奇怪，端粒酶過少的細胞端粒很短，最終細胞死亡。相反，端粒酶水平升高的細胞端粒很長。但這些細胞非但沒有茁壯成長，反而端粒變得不穩(wěn)定。
        

        “我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，強迫細胞產(chǎn)生真正長的端粒會導(dǎo)致端粒脆弱，從而引發(fā)癌癥，”卡爾塞德說。“這些實驗質(zhì)疑了人們普遍接受的觀點，即人工增加端?？梢匝娱L壽命或改善生物體健康。”
        

        研究小組觀察到，很長的端粒激活了由一對名為XRCC3和Nbs1的蛋白質(zhì)控制的修飾機制。該實驗室的實驗表明，這些蛋白在ESCs中的表達減少，阻止了端粒的修剪，證實了XRCC3和Nbs1確實對這一任務(wù)負責(zé)。
        

        接下來，研究小組觀察了誘導(dǎo)多能干細胞(iPSCs)，這是一種分化的細胞(如皮膚細胞)，它們被重新編程為干細胞樣狀態(tài)。ipsc——因為它們可以與捐贈者進行基因匹配并且容易獲得——是潛在干細胞治療的常見和關(guān)鍵工具。研究人員發(fā)現(xiàn)，ipsc含有端粒修飾的標(biāo)記，這使得它們的存在成為衡量細胞重組成功程度的一個有用指標(biāo)。
        

        干細胞重編程是一項重大的科學(xué)突破，但其方法仍在不斷完善中。了解端粒長度是如何調(diào)控的，是實現(xiàn)干細胞治療和再生醫(yī)學(xué)前景的重要一步。
        
			

			
          
        
			
        
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