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        新研究可能會改變我們對干細胞如何分化的理解
        
			
        
				2019-06-25 09:13:30
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        由佛羅里達州立大學生物學家領導的一項開創(chuàng)性的新研究可以從根本上改變我們對胚胎干細胞如何分化成特定細胞類型的理解。今天發(fā)表在干細胞報告雜志上的這項研究質(zhì)疑了胚胎干細胞在轉變?yōu)閮?nèi)胚層時的幾十年科學共識，胚胎干細胞是動物胚胎中的一類細胞，可以產(chǎn)生消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)。
        

        新研究可能會改變我們對干細胞如何分化的理解
        

        FSU生物科學系J. Herbert Taylor杰出分子生物學杰出教授David M. Gilbert表示，這項研究有助于確定胚胎干細胞何時將其不可改變的過程描繪成固定的內(nèi)胚層譜系 - 在這種情況下，他們最終的命運是特定的消化或呼吸細胞。
        

        本文質(zhì)疑長期以來的假設，即胚胎干細胞在細胞定型的最早階段仍保持相當?shù)乃苄院涂伤苄?。我們發(fā)現(xiàn)，人類胚胎干細胞可以非常快速地對內(nèi)胚層譜系 - 例如肝臟和胰腺細胞 - 產(chǎn)生不可逆轉的作用。“
        

        David M. Gilbert，F(xiàn)SU生物科學系分子生物學教授
        

        這些發(fā)現(xiàn)代表了胚胎干細胞分化研究的新篇章，這一領域可能是幫助科學家和臨床醫(yī)生解決各種疾病改良療法的關鍵。
        

        使用由位于圣地亞哥的再生醫(yī)學公司ViaCyte開發(fā)的復雜方案，Gilbert及其合作者將胚胎干細胞樣本暴露于培養(yǎng)條件，以便將細胞推進到定形內(nèi)胚層階段，這是專門細胞發(fā)育的快車道。然后研究小組迅速將細胞送回一系列治療因子，以使其恢復到胚胎狀態(tài)。
        

        根據(jù)以前的研究，研究人員推測，在內(nèi)胚層培養(yǎng)中，或者至少需要一個完整的細胞分裂周期，細胞才能進入發(fā)育軌道。
        

        “事實上，我們發(fā)現(xiàn)，在接觸內(nèi)胚層混合物僅幾個小時后 - 細胞分裂周期的一小部分 - 細胞可以返回干細胞混合物并繼續(xù)經(jīng)歷相同系列的基因表達變化作為保留在內(nèi)胚層雞尾酒中的對照細胞。“
        

        換句話說，在內(nèi)胚層培養(yǎng)物中非常短暫地浸泡后，細胞已經(jīng)完全適應特定的細胞程序。
        

        吉爾伯特和他的合著者在他們的論文中寫道：“在此之前報道的實驗之前，沒有人期望早期干細胞譜系的承諾如此迅速和不可逆轉。”
        

        事實證明，這些假設也可能被誤導。這不是團隊研究所挑戰(zhàn)的唯一根深蒂固的假設。長期以來，科學家們一直認為細胞核中染色體的三維組織非常嚴格，并且與復制時間密切相關 - 復制時間是細胞分裂前DNA片段被復制的順序。據(jù)認為，重新配置該架構的唯一方法是在將染色體傳遞給其子細胞時裂開細胞核。
        

        “我們證明，染色體結構可以在不拆除整個細胞核的情況下進行局部快速改造 - 類似于改變建筑物的腳手架而不會將其拆除 - 這是非常意外的，”吉爾伯特說。“我們還表明染色體結構的這些變化是在干細胞刺激成為內(nèi)胚層后立即動態(tài)發(fā)生的。這一發(fā)現(xiàn)表明，復制和結構并不總是齊頭并進，它們可以是我們所謂的'解耦'。”
        

        研究人員將復制時間與染色體結構脫鉤并顯示出通過外科手術重塑該結構的能力，有助于提高科學家對胚胎干細胞行為的理解。隨著干細胞譜系承諾的發(fā)生比預期的更快和不可逆，Gilbert說這些發(fā)現(xiàn)提出了關于干細胞基本性質(zhì)和將一個細胞轉變?yōu)榱硪粋€細胞的障礙的關鍵問題。
        

        如果研究人員能夠利用這些新獲得的見解，他們就可以開始揭開干細胞如何以及為何致力于其發(fā)育軌跡以及為什么某些細胞特別難以重新編程的奧秘。
        

        這些信息可以為創(chuàng)造新的強大工具提供信息，以對抗疾病和減輕人類痛苦。
        

        “事實上，基因組組織的大變化及其復制的時間順序可以如此輕易地重塑，并且這與實驗室細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中的不可逆轉的承諾相關聯(lián)，這意味著我們可能能夠使用該系統(tǒng)獲得代表不可逆轉承諾的機制，“吉爾伯特說。“我們從未預料到這一點 - 我們期望不可逆轉的承諾，需要花費更多的工作，時間和費用。”
        
			

			
          
        
			
        
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