確定早期干細胞的信號
干細胞作為一種勤雜工在我們的生活中起作用,修復(fù)受損的組織并更新一些正常的組織,如我們脫落的皮膚??茖W(xué)家們已經(jīng)開始了解干細胞在我們成年后如何發(fā)揮作用,但是當(dāng)胚胎正在發(fā)育時,人們對這些干細胞的起源知之甚少知之甚少。
現(xiàn)在,洛克菲勒大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了一種新機制,通過該機制,細胞在發(fā)育過程中被指示成為干細胞。結(jié)果于1月14 日發(fā)表在Cell上,有助于解釋細胞間的通訊如何介導(dǎo)這一過程,并可能對皮膚癌治療產(chǎn)生影響。
“雖然成體干細胞的特征越來越清晰,但我們對它們的起源知之甚少。在這里,我們證明,在單層胚胎表皮內(nèi)的細胞開始時,毛囊中的干細胞祖細胞被指定。向下分裂形成胚胎發(fā)芽,“哺乳動物細胞生物學(xué)和發(fā)育的Robin Chemers Neustein實驗室的Elaine Fuchs解釋說。“這個時間比先前想象的要早得多,并且為我們提供了關(guān)于建立這些特殊細胞的新見解。”
首先是干細胞還是小生境?
干細胞簇接收來自附近其他細胞的信號,這些信號指示它們要么保留干細胞,要么分化成特定的細胞類型。已知這些稱為“生態(tài)位”的指導(dǎo)性細胞群維持成體干細胞群。對于干細胞在胚胎發(fā)育過程中首次出現(xiàn)的時間或者何時何地以及在何處和何處都不太了解。
第一作者Tamara Ouspenskaia說:“成體干細胞取決于如何成為干細胞以及如何控制干細胞種群大小的指示。” “問題是,利基是否首先出現(xiàn)并將其他細胞轉(zhuǎn)移到干細胞上?或者反過來?干細胞可能首先出現(xiàn)在其他地方然后招募利基市場。”
Fuchs及其同事在小鼠毛囊(含有活性干細胞的區(qū)域)中研究了毛囊最初形成時發(fā)生的細胞分裂。的毛囊開始表現(xiàn)為稱為placode小芽,并發(fā)展成多層的組織,由不同的細胞類型。通過標(biāo)記基板內(nèi)的細胞并追蹤其后代,研究人員確定,從每個分區(qū),一個子細胞保持放置,而另一個子細胞逃逸到不同的層。
進一步的實驗表明,這個逃逸者成為干細胞。這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義,因為它是該系統(tǒng)中檢測到干細胞的最早發(fā)展點,它表明在形成生態(tài)位之前可能存在干細胞。
飛巢成為干細胞
細胞如何成為它們注定的細胞類型 - 例如肝細胞或皮膚細胞 - 取決于許多因素,包括來自其他細胞的分子信號,這些信號有助于打開或關(guān)閉特定基因。Fuchs及其同事觀察到,最終位于不同位置的兩個子細胞之間的信號傳導(dǎo)活性不同,旨在表征信號如何幫助密封其最終細胞命運。
他們發(fā)現(xiàn)逃逸細胞女兒移動的環(huán)境具有低水平的WNT信號傳導(dǎo),已知其在胚胎發(fā)育中起作用。相比之下,WNT信號在其他女兒留下的環(huán)境中很高。WNT的水平影響細胞如何響應(yīng)另一種稱為SHH(Sonic Hedgehog)的信號 - 只有低WNT環(huán)境中的那些信號響應(yīng)SHH信號傳導(dǎo),這指示細胞成為干細胞。
“這些細胞必須離開家,它們必須離開環(huán)境中的高WNT信號,才能成為干細胞,”Ouspenskaia說。“我們觀察到實際上來自具有高WNT信號傳導(dǎo)的細胞的SHH對于幫助細胞離開是必不可少的。因此,為了使這種逃逸細胞成為干細胞,它需要從其姐妹細胞接收SHH信號?;丶腋嬖V它'你是干細胞。'“研究人員認(rèn)為,WNT和SHH信號傳導(dǎo)之間的拮抗作用可能有助于控制胚胎發(fā)育期間產(chǎn)生的干細胞數(shù)量。
“這種新發(fā)現(xiàn)的信號串?dāng)_提供了對這兩種信號為何對皮膚癌產(chǎn)生如此深遠影響的見解,其中癌組織繁殖干細胞的數(shù)量過多,”Fuchs說,他也是霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。“這項工作現(xiàn)在為未來研究腫瘤增殖和正常干細胞之間的迷人和臨床重要關(guān)系鋪平了道路。”
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