突破了解干細(xì)胞如何變得專業(yè)化

Sanford Burnham Prebys醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所(SBP)的科學(xué)家在理解生物體細(xì)胞如何變得如此多樣化方面取得了重大進(jìn)展。今天發(fā)表在Molecular Cell上的一項(xiàng)研究表明，一種名為OCT4的蛋白質(zhì)可以縮小干細(xì)胞可以變成細(xì)胞類型的范圍。這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)影響生產(chǎn)特定類型細(xì)胞的努力，以用于治療廣泛疾病的未來療法，以及幫助了解哪些細(xì)胞受影響細(xì)胞特化的藥物的影響。

“我們發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞特異性蛋白質(zhì)OCT4 可以激活某些基因，這些基因在被激活后會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞分化或變得更加專業(yè)化，”Laszlo Nagy博士說，他是基因組控制系統(tǒng)的教授和主任。代謝計(jì)劃和該研究的高級(jí)作者。“這種啟動(dòng)可以定制干細(xì)胞對(duì)誘導(dǎo)分化的信號(hào)的反應(yīng)，并使基礎(chǔ)遺傳過程更有效。”

差異化很重要

作為一個(gè)有機(jī)體 - 如人類 - 從最簡(jiǎn)單，最早的形式發(fā)展到成熟，它的細(xì)胞從高度靈活的狀態(tài)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)成其組織的更專業(yè)的類型。許多實(shí)驗(yàn)室正試圖概括這一過程，以產(chǎn)生特定類型的細(xì)胞，這些細(xì)胞可以移植到患者體內(nèi)治療疾病。例如，胰腺β細(xì)胞可以治療糖尿病，產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元可以治療帕金森病。

OCT4做了什么

OCT4是一種轉(zhuǎn)錄因子 - 一種調(diào)節(jié)基因活性的蛋白質(zhì) - 可以維持干細(xì)胞產(chǎn)生體內(nèi)任何組織的能力。OCT4的工作原理是坐在DNA上并招募有助于啟動(dòng)或抑制特定基因讀數(shù)的因子。

新的研究表明，在某些基因上，OCT4還與由外部信號(hào)激活的轉(zhuǎn)錄因子(如維甲酸(維生素A)受體(RAR)和β-catenin)合作，以打開它們各自的基因。維生素A將干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元前體，并且Wnt對(duì)β-連環(huán)蛋白的激活可以支持多能性或促進(jìn)非神經(jīng)分化，這取決于存在的其他信號(hào)。招募這些因子'素?cái)?shù)'是信號(hào)響應(yīng)因子可以激活的基因的子集。

大局

“我們的發(fā)現(xiàn)提出了相同分化信號(hào)如何在不同類型的細(xì)胞中誘導(dǎo)不同轉(zhuǎn)變的一般原則，”Nagy補(bǔ)充說。“在干細(xì)胞中，OCT4將RAR募集到神經(jīng)元基因，在骨髓細(xì)胞中，另一種轉(zhuǎn)錄因子會(huì)將RAR募集到粒細(xì)胞計(jì)劃的基因中。哪些因素決定了骨髓細(xì)胞和其他細(xì)胞類型中分化信號(hào)的影響-還有待確定。“

下一步

“從某種意義上說，我們已經(jīng)找到了將輸入信號(hào)如維生素A和Wnt連接到輸出細(xì)胞類型的干細(xì)胞代碼，”納吉說。“現(xiàn)在我們計(jì)劃探索其他轉(zhuǎn)錄因子是否與OCT4相似 - 即在更成熟的細(xì)胞類型中找到代碼。“如果其他因素也具有這種雙重功能 - 既維持當(dāng)前狀態(tài)又引發(fā)某些基因?qū)ν獠啃盘?hào)的反應(yīng) - 這將回答發(fā)育生物學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵問題并推進(jìn)干細(xì)胞研究領(lǐng)域。”

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