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Cell子刊驚人發現:干細胞擁有天然后備軍

日期:2014-04-18 09:22:30

 

Johns Hopkins大學的研究人員,在果蠅精巢中發現了一個驚人的現象。當他們通過實驗殺死特定類型的干細胞時,一種非干細胞挺身而出,開始生成替代性的新干細胞,彌補組織中的干細胞損失。

 

這項發表在Cell Reports雜志上的研究,可以幫助人們進一步理解干細胞所處的微環境,以及腫瘤中的干細胞補充機制

 

領導這項研究的是Johns Hopkins大學的細胞生物學教授Erika Matunis,他將果蠅作為模式系統,對天然狀態的干細胞進行研究。目前,絕大多數干細胞研究是在體外進行的,但實際上干細胞生活在組織內的特定區域(niche)。動物體內的成體干細胞,能夠持續分裂生成多種類型的細胞,例如新的血細胞和生殖細胞。

 

果蠅精巢是負責精子生成的器官,其形狀就像一個彎曲的小管,末端是一個干細胞niche。這種干細胞niche中存在著三種細胞:生殖干細胞、包囊干細胞(cyst stem cell)、和中心細胞(hub cell)。

 

一直以來,所有人都認為中心細胞不是干細胞,它們已經處于最終形態,無法進一步分裂或改變功能。而這項新研究發現,事實并非如此。

 

為了研究包囊干細胞的作用,Matunis建議她的研究生想辦法殺死這些細胞,他們原以為這是一個簡單而直接的事。然而,事實證明這個任務并不容易,殺死包囊干細胞需要不同基因共同起作用。

 

“在找到殺死包囊干細胞的方法之后,我們認為可以由此清空組織中的這種干細胞,”她說。對于35%的精巢來說,事實的確如此。但在精巢的其他部分,包囊干細胞又重新長了出來。那么,這些包囊干細胞從何而來呢?

 

這個問題的答案再次令人大跌眼鏡,這些干細胞居然來自中心細胞。研究人員發現,當包囊干細胞被摧毀時,中心細胞開動了自己的細胞分裂機器。他們進行了多次驗證實驗,還給中心細胞打上了遺傳標記,研究顯示這些標記的確出現在新生的包囊干細胞中。

 

Matunis指出,中心細胞生成的新干細胞與之前的干細胞并不完全相同。“它們中的一些看起來有點古怪,”Matunis說。有時,這些新細胞會合成中心細胞獨有的分子。進一步研究顯示,從損傷中恢復的精巢形成了新的niche。正常精巢只有一個niche,而受損精巢可能出現兩三個。

 

目前,研究人員還不清楚新niche是怎樣形成的。他們推測,可能新的細胞分裂使原始niche變大,然后又發生了分裂。現在,研究團隊正在努力“解讀niche的工作機制,”Matunis說。

 

研究人員認為,這項研究有助于人們進一步理解癌癥,因為許多癌癥都涉及了癌癥干細胞。了解腫瘤niche中的干細胞補充機制,將為人們揭示對抗癌癥的新靶標。

 


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