【資料圖】

成體多能干細(xì)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(jī)制在任何物種中都是未知的。在《細(xì)胞》雜志的一項(xiàng)新研究中，美國哈佛大學(xué)生物與進(jìn)化生物學(xué)系研究人員確定了三帶豹蠕蟲中aPSC形成的細(xì)胞機(jī)制和分子軌跡。

三帶豹蠕蟲是一種可使用“新生細(xì)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(xì)胞系，并將蛋白質(zhì)Kaede引入細(xì)胞，該細(xì)胞系導(dǎo)致胚胎細(xì)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(xì)胞，將胚胎的單個綠色細(xì)胞變成紅色。

為了確定每個細(xì)胞的功能，研究人員系統(tǒng)地對早期胚胎的每個細(xì)胞進(jìn)行了光轉(zhuǎn)換，在八細(xì)胞階段創(chuàng)建了完整的命運(yùn)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(xì)胞。在許多胚胎中一次又一次地跟蹤每個細(xì)胞的重復(fù)過程使研究人員能追蹤每個細(xì)胞在哪里工作。

在十六細(xì)胞階段的胚胎中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一對非常特殊的細(xì)胞3a/3b，這對細(xì)胞產(chǎn)生了看起來像是新生細(xì)胞的細(xì)胞。研究人員對這組特定細(xì)胞進(jìn)行了試驗(yàn)。為了成為新生細(xì)胞，細(xì)胞必須滿足干細(xì)胞的所有已知特性。研究人員發(fā)現(xiàn)，只有這些細(xì)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(xì)胞中的基因表達(dá)水平，它必須表達(dá)數(shù)百個基因。單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)證實(shí)，在分子水平上，只有3a/3b細(xì)胞的后代與干細(xì)胞匹配。

研究人員在單細(xì)胞水平上生成了一個巨大的胚胎發(fā)育數(shù)據(jù)集，詳細(xì)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(xì)胞中表達(dá)。

研究人員計(jì)劃繼續(xù)深入研究這些基因如何在干細(xì)胞中發(fā)揮作用的機(jī)制，這將有助于了解自然界如何進(jìn)化出一種制造和維持多能干細(xì)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(jī)制，從而揭示多能干細(xì)胞是如何在動物之間進(jìn)化的。

關(guān)鍵詞： 研究人員 多能干細(xì)胞 胚胎細(xì)胞 一次又一次