當(dāng)大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞群面臨營(yíng)養(yǎng)和氧短缺時(shí)，它們會(huì)更傾向于選擇“人人為我”而非“我為人人，人人為我”。不同于細(xì)菌菌落通常共同協(xié)力作為一個(gè)群體旺盛生長(zhǎng)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞從未被觀察到互相幫助。然而斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究證實(shí)某些人類胚胎干細(xì)胞在處于壓力之中時(shí)，生成的分子不僅有利于自身，還可以幫助附近的細(xì)胞生存。這篇發(fā)布在6月11日《干細(xì)胞》（Stem Cells）雜志上的論文證實(shí)了人類胚胎干細(xì)胞（hESCs）的利他行為。

文章的主要作者、斯坦福大學(xué)博士后學(xué)者Bikul Das 說：“利他行為曾被報(bào)道存在于細(xì)菌群體、人類和諸如猴子和大象等其他動(dòng)物中。然而在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中——在細(xì)胞水平上——過去從來沒有描述過利他主義的概念?！?/SPAN>

盡管利他主義被普遍認(rèn)為是一種美德，對(duì)于hESCs卻存在一個(gè)不利之處：利他的細(xì)胞似乎更容易累積突變，這是它們可能導(dǎo)致癌癥的一個(gè)標(biāo)志。更好地了解hESC的利他行為將提供關(guān)于癌癥治療的新認(rèn)識(shí)，提高科學(xué)家們開發(fā)針對(duì)其他疾病的安全有效干細(xì)胞治療的能力。

這些研究結(jié)果是Das在對(duì)低氧環(huán)境下hESCs的反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行研究中獲得的，它非常的重要是因?yàn)樵S多的惡性腫瘤氧含量都很低。胚胎干細(xì)胞可以通過一個(gè)稱為分化的過程形成許多不同的細(xì)胞類型。Das發(fā)現(xiàn)當(dāng)將hESCs在千分之一的氧環(huán)境中放置24小時(shí)（相比較，我們呼吸的空氣是21%的氧），會(huì)生成自由基分子開始引起某些細(xì)胞的內(nèi)部損傷。90%的hESCs分化為其他的細(xì)胞類型或是死亡，只有10%的維持它們所謂的“干性”（ stemness），這意味著它們保留了形成所有類型細(xì)胞的能力。

Das想知道是什么區(qū)分開了更健康的細(xì)胞，并開始基于它們包含的分子將其進(jìn)行分選。

Das和同事們發(fā)現(xiàn)能夠在缺氧情況下生存的胚胎干細(xì)胞，一半均有高水平的HIF2-alpha（一種增進(jìn)抗氧化分子生成的蛋白）和低水平的p53（一種在細(xì)胞有太多DNA損傷時(shí)正常情況下促進(jìn)細(xì)胞死亡的蛋白質(zhì)）。Das證實(shí)高水平HIF2-alpha和低水平p53時(shí)通過關(guān)閉通常與分化過程相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)通路從而阻止了細(xì)胞分化。

而另一半的維持“干性”的干細(xì)胞則具有相對(duì)正常的HIF2-alpha和p53水平。目前對(duì)于這些細(xì)胞在缺乏高水平HIF2-alpha和低水平p53的情況下如何保持未分化尚沒有明確的解釋——除非有其他的細(xì)胞正在幫助它們。

“但我看到這一數(shù)據(jù)時(shí)，我開始懷疑也許有利他行為在持續(xù)，”Das說。

為了測(cè)試這一理論，Das和他在多倫多大學(xué)的同事們將具有高水平HIF2-alpha和低水平p53的細(xì)胞浸入在細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)24小時(shí)。然后，他移除這些細(xì)胞，添加另外一半——那些不具有高水平HIF2-alpha和低水平p53的細(xì)胞。果然，當(dāng)混合物缺氧時(shí)，細(xì)胞維持了它們的干性。培養(yǎng)液中一些分子具有的某些特性使得它們不發(fā)生分化。研究小組發(fā)現(xiàn)液體中這種重要的分子是一種稱為谷胱甘肽的抗氧化劑。

科學(xué)家們過去曾證實(shí)當(dāng)胚胎干細(xì)胞處于壓力下時(shí)，HIF2-alpha和 p53 水平增高，大部分細(xì)胞分化或死亡。使得這一研究不同尋常的是Das和同事們能夠分離出的這些顯示低水平p53的利他細(xì)胞，幫助它們逃避了死亡或分化。

而最為重要的是，Das發(fā)現(xiàn)當(dāng)hESCs面臨壓力時(shí)，p53隨著時(shí)間以一種設(shè)定模式波動(dòng)。干細(xì)胞根據(jù)p53在周期中的水平（高或低），來終止它們的正常細(xì)胞周期，順著三條途徑其中之一往下發(fā)展：它們或是分化、死亡或是修復(fù)DNA中的損傷從而能夠繼續(xù)存活。雖然并非所有的細(xì)胞同時(shí)循環(huán)，它們卻都跳著同樣的舞蹈。

Das說：“當(dāng)我們知道發(fā)生了這些波動(dòng)時(shí)我們并不理解其原因。并沒有其他參與細(xì)胞內(nèi)部修復(fù)機(jī)制的蛋白已知像p53一樣波動(dòng)?！?/SPAN>

然而新發(fā)現(xiàn)幫助解釋了它的重要性，他說。只有在波動(dòng)的一個(gè)特殊的點(diǎn)——在任何指定時(shí)間影響了大約5%的細(xì)胞——hESCs才保持其干性，分泌足夠的谷胱甘肽幫助它們的鄰居維持干性。如果p53水平同時(shí)在所有細(xì)胞內(nèi)是相同的話，整個(gè)干細(xì)胞群就會(huì)立刻分化或死亡，未來不再會(huì)有干細(xì)胞留下生成新細(xì)胞。因此，p53的波動(dòng)確保了一些在某一特定時(shí)刻具有低水平p53的hESCs在壓力過程中維持了干性。這解釋了為何只有某些細(xì)胞利他的原因。

過去從不知道p53波動(dòng)與干性之間的這種聯(lián)系。了解它可以幫助到那些操縱干細(xì)胞用于疾病治療的科學(xué)家們；這些科學(xué)家們需要這些在機(jī)體有效維持干性的細(xì)胞。

p53抑制干細(xì)胞的不利之處在于突變可能會(huì)在細(xì)胞內(nèi)累積而不引起細(xì)胞死亡。而突變累積是導(dǎo)致癌癥的原因。

Das 猜測(cè)：“從進(jìn)化上，這就是為何在壓力之下并非所有細(xì)胞都抑制p53的原因。就基因組穩(wěn)定性而言這太過危險(xiǎn)?！?/SPAN>

當(dāng)Das研究小組將具有高水平HIF2-alpha和低水平p53的hESCs注入到小鼠體內(nèi)，相對(duì)少數(shù)的利他細(xì)胞觸發(fā)形成了畸胎瘤。Das說這是一個(gè)飛躍假定它解釋了人類癌癥形成的機(jī)制，它表明了一個(gè)理論：在低氧環(huán)境中小部分的細(xì)胞停止在高HIF2-alpha/低p53狀態(tài)，開始累積突變，其中一些最終導(dǎo)致了癌癥。

Das和同事們現(xiàn)在正研究這種幫助hESCs在低氧中生存的利他效應(yīng)是否同樣適用于成體干細(xì)胞，它們處于更加分化的狀態(tài)。盡管這些干細(xì)胞沒有分化為機(jī)體內(nèi)所有細(xì)胞的能力，它們卻保留了形成幾種類型細(xì)胞的能力。

“我們想看看利他行為是否是適應(yīng)于骨髓和血液干細(xì)胞，相比胚胎干細(xì)胞它們從倫理學(xué)上更適合未來的干細(xì)胞治療，”他說。這或許還需要科學(xué)家們用多年的時(shí)間去充分理解利他行為對(duì)于干細(xì)胞的影響。