來自美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院和霍華德休斯醫(yī)學(xué)院的研究人員近期研發(fā)出了一種新方法，能模擬正常細(xì)胞空間環(huán)境的信號傳導(dǎo)。
利用這種方法，研究人員發(fā)現(xiàn)在人類胚胎干細(xì)胞細(xì)胞膜上有一種“現(xiàn)在進行分裂”信號，這種信號的位置能調(diào)控細(xì)胞平面分裂開始的位置。而且這也決定了兩個子細(xì)胞中哪一個將保持干細(xì)胞特性，用于替換或修復(fù)受損組織。
這項研究提出了一種的，實時觀測的方法，能解析了一個單干細(xì)胞在決定何時和如何進行分裂，以及其子細(xì)胞將會變成什么。而且這也不僅局限于干細(xì)胞。
“在機體中，每個細(xì)胞可能都是在不同方法生長并分化的，”文章的通訊作者，發(fā)育生物學(xué)教授 Roeland Nusse說，“如果沒有這個指導(dǎo)，特異性細(xì)胞將會出現(xiàn)在錯誤的地點?，F(xiàn)在，我們可以實時研究單個哺乳動物細(xì)胞的分化，觀察它們是如何有方向性的分裂和分化的。”
了解這種自我更新和分化的過程，對于未來切實掌握干細(xì)胞用于臨床治療至關(guān)重要。而且細(xì)胞極性，或者說是分辨頂端和低端，右邊和左邊的能力，也是了解其它許多生物學(xué)進程的關(guān)鍵所在。比如說，頭發(fā)是朝著外部生長的，而不是朝著體內(nèi)生長的。
干細(xì)胞具有*的特性——既能自我更新，又能產(chǎn)生分化成各種細(xì)胞類型的祖細(xì)胞，一個單干細(xì)胞可以分裂為兩個新的干細(xì)胞，這一過程被稱為非對稱分裂，會產(chǎn)生一個干細(xì)胞和一個祖細(xì)胞。原來的母細(xì)胞變成了兩個新的子細(xì)胞，這種方法能確保干細(xì)胞在發(fā)育或傷口愈合期間不會被耗盡。
不過當(dāng)這些細(xì)胞在實驗室中生長的時候，情況就不同了，研究人員通常會選擇一些偏向性生長條件：自我更新或分化成特殊細(xì)胞類型。這些生長或分化的信號會同時影響所有的細(xì)胞，就不可能檢測出這些信號的位置如何以及是否會影響zui終結(jié)果了。
這項研究中，研究人員檢測了一種稱為Wnt3a的蛋白，對人胚胎干細(xì)胞的影響，Wnt3a在胚胎發(fā)育與干細(xì)胞生長維持方面扮演了重要角色。干細(xì)胞表面有許多Wnt蛋白的受體，而Wnt3a能促進幾種類型的干細(xì)胞的自我更新，而不是分化。
研究人員將Wnt3a蛋白分子與一種微小的合成珠連接在一起，然后將其與胚胎干細(xì)胞一道培養(yǎng)。然后觀察隨著時間的推移，這些細(xì)胞與Wnt3a蛋白相互作用的情況。
結(jié)果顯示這種方向性信號的作用十分明確，75％的干細(xì)胞朝著十分特異的方向開始進行了分裂，分裂面垂直于信號所在位置。研究人員還發(fā)現(xiàn)，靠近Wnt3a信號的子細(xì)胞表達(dá)的蛋白，表明其仍然具有多能性，或者說是干性，而離得遠(yuǎn)的子細(xì)胞則開始進行分化。
研究人員推測，這種距離信號的遠(yuǎn)近引起了子細(xì)胞功能的區(qū)別。“我們發(fā)現(xiàn)這兩個過程：分裂和分化是相互耦合的，”Nusse說，“當(dāng)然在現(xiàn)實生活中，細(xì)胞要同時接觸很多信號。但通過分析一種蛋白，一個細(xì)胞，我們能清楚的了解到，細(xì)胞的分裂與Wnt信號來源是對應(yīng)的，一個靠近信號的子細(xì)胞保持著多能性，而遠(yuǎn)一些的則會分化。”
下一步研究人員將在其它干細(xì)胞類型中進行深入探訪，也將針對影響細(xì)胞極性的其它元件的突變細(xì)胞進行分析。
