干細胞的關(guān)鍵蛋白質(zhì)

         再生醫學(xué)研究的一個(gè)重要課題是:清楚地了解干細胞是如何分化為特殊的器官和組織的.現在,加州大學(xué)的Santa Barbara為這一領(lǐng)域的研究增添了新的發(fā)現,他的研究小組確定了果蠅中決定干細胞產(chǎn)生不同類(lèi)型的子細胞的機制.這些結果被發(fā)布在今日的Proceedings of the National Academy of Sciences上.
果蠅是干細胞生物學(xué)研究的一個(gè)*的模型.為了觀(guān)察自然環(huán)境中的干細胞,UCSB的分子、細胞和發(fā)育生物學(xué)教授Denise Monl研究了果蠅的卵巢.通過(guò)這些工作,該小組闡明了卵泡細胞分化的zui早期階段.“很明顯,簡(jiǎn)單動(dòng)物控制細胞行為的基本原理是保守的,即該原理也控制了人類(lèi)的細胞行為.”她說(shuō)：“有太多的知識我們可以通過(guò)研究簡(jiǎn)單生物模型來(lái)了解.”
       castor（Cas）基因編碼一個(gè)表達于濾泡干細胞（follicle stem cells, FSCs）中的結構核蛋白.研究人員發(fā)現在胚胎發(fā)育過(guò)程中,Cas對產(chǎn)生特殊類(lèi)型的大腦細胞起到了關(guān)鍵作用,并且幫助維持了整個(gè)生命過(guò)程中的FSCs.“確定了果蠅中的這一重要蛋白質(zhì),我們就能夠檢測是否人類(lèi)中該蛋白質(zhì)的同源物對干細胞及其子代也是重要的.”Monl說(shuō)：“我們對控制干細胞行為的分子了解的越多,就能更近一步地達到我們控制這些細胞的目標.”
        Cas和Eya的互補模式揭示了早期發(fā)育階段極細胞和柄細胞的逐級分化.另外,它還提供了一個(gè)指示細胞命運的標記物,并闡明了FSC后代發(fā)生不同命運的分子和細胞機制.
       在早期分化過(guò)程中,卵泡細胞經(jīng)歷了雙項選擇.那些將變?yōu)樘鼗毎穆雅菁毎挥诼咽业膬蓸O,并接著(zhù)變?yōu)閮煞N類(lèi)型的細胞——極細胞和柄細胞.3種基因——Cas,Eya和Hh,以不同的組合發(fā)揮作用,有時(shí)會(huì )強制性的決定形成哪類(lèi)細胞.Cas是極細胞和柄細胞完成細胞命運所需的,而Eya是這些細胞命運的一個(gè)負調控因子.Hh是Cas表達必需的,并且Hh信號對Eya的抑制是必要性的.
Monl解釋說(shuō)：“如果只得到了這些標記物中的一種,你很難評估事情的發(fā)展情況.所有的細胞看起來(lái)都是一樣的,你沒(méi)辦法知道什么時(shí)候會(huì )發(fā)生什么事情.但是現在,我們能真實(shí)地了解到細胞如何獲得了不同的特性.”
        Hh在胚胎發(fā)育、成人體內平衡,出生缺陷和癌癥等多方面發(fā)揮作用.Hh拮抗劑目前正在進(jìn)行臨床試驗,用以治療幾種類(lèi)型的癌癥.但是由于Hh信號在如此多不同類(lèi)型的細胞和組織都是重要的, 這一抑制劑的系統性傳遞可能會(huì )導致嚴重的副作用.因此確定必要的、特定組織的Hh感受器可以更具體地識別治療目標.

           她的研究小組將進(jìn)化保守的Cas基因與另外2個(gè)進(jìn)化保守的基因hedgehog （Hh）和eyes absent （Eya）置于一個(gè)基因回路中,用來(lái)決定特化細胞后代的命運.另外,他們還確定了Cas可以作為Hh信號的一個(gè)關(guān)鍵的、組織特異的靶標,它不僅在維持FSC方面發(fā)揮關(guān)鍵作用,而且還幫助維持了FSC后代的多樣化.