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成體多能干細胞(aPSC)存在于許多不同類型的動物(例如海綿、水螅、真渦蟲、無腔蠕蟲和一些海鞘)中，但它們的制造機制在任何物種中都是未知的。在《細胞》雜志的一項新研究中，美國哈佛大學(xué)生物與進化生物學(xué)系研究人員確定了三帶豹蠕蟲中aPSC形成的細胞機制和分子軌跡。

三帶豹蠕蟲是一種可使用“新生細胞”的aPSC完全再生的物種。將其切成碎片，每一塊都會長出一個新的身體，包括從嘴巴到大腦的一切。

研究人員使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)建了一個細胞系，并將蛋白質(zhì)Kaede引入細胞，該細胞系導(dǎo)致胚胎細胞發(fā)出熒光綠光。Kaede是光可轉(zhuǎn)換的，研究人員可用激光照射細胞，將胚胎的單個綠色細胞變成紅色。

為了確定每個細胞的功能，研究人員系統(tǒng)地對早期胚胎的每個細胞進行了光轉(zhuǎn)換，在八細胞階段創(chuàng)建了完整的命運圖。然后，當(dāng)蠕蟲長成仍然帶有紅色標(biāo)記的成蟲時，研究人員追蹤了這些細胞。在許多胚胎中一次又一次地跟蹤每個細胞的重復(fù)過程使研究人員能追蹤每個細胞在哪里工作。

在十六細胞階段的胚胎中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一對非常特殊的細胞3a/3b，這對細胞產(chǎn)生了看起來像是新生細胞的細胞。研究人員對這組特定細胞進行了試驗。為了成為新生細胞，細胞必須滿足干細胞的所有已知特性。研究人員發(fā)現(xiàn)，只有這些細胞的后代在再生過程中會產(chǎn)生新的組織。

另一個決定性的特性是干細胞中的基因表達水平，它必須表達數(shù)百個基因。單細胞測序數(shù)據(jù)證實，在分子水平上，只有3a/3b細胞的后代與干細胞匹配。

研究人員在單細胞水平上生成了一個巨大的胚胎發(fā)育數(shù)據(jù)集，詳細說明了從發(fā)育開始到發(fā)育結(jié)束，哪些基因在胚胎的所有細胞中表達。

研究人員計劃繼續(xù)深入研究這些基因如何在干細胞中發(fā)揮作用的機制，這將有助于了解自然界如何進化出一種制造和維持多能干細胞的方式。了解aPSC的分子調(diào)節(jié)因子將使研究人員能夠比較這些機制，從而揭示多能干細胞是如何在動物之間進化的。

關(guān)鍵詞： 研究人員 多能干細胞 胚胎細胞 一次又一次