2月22日《Cell》干细胞特刊导读(3)

干细胞的研究不仅是科学家们关注的热点，而且越来越成为从普通民众到罗马教皇都关心和争论的问题。2月22日著名的学术杂志《Cell》推出关于干细胞的综述特刊，内容包括技术发展、各国政府的态度、产业的形成等方方面面进行深入的探讨。所有文章均为在干细胞研究方面有举足轻重的专家所撰写，非常精彩，研究生命科学的人们不可不读。

　　

干细胞是如何维持的？

Stem Cells and Niches: Mechanisms That Promote Stem Cell Maintenance throughout Life. by Sean J. Morrison and Allan C. Spradling

生态位（Niches）是调节干细胞的局部组织微环境。根据哺乳动物的研究结果，人们很久以前就预测到了这些结构，但直到最近使用新的的方法，快速而可靠地鉴定单个干细胞及其行使功能所需条件，才详细描述了几个无脊椎动物中的这类结构。虽然在动物组织通常并不容易达到单个细胞的精度，但目前发现的控制生态位行为的主要原则，很可能在许多不同的生物中起作用。在阐明这些微环境如何促进干细胞的维持方面，已经取得了许多重要的进步。对于细胞平衡的调节来说，干细胞维持的机制非常关键。在成年人中，干细胞的维持发生改变，很可能也是老化和肿瘤发生的原因。

组织生长、发育和病变中的干细胞迁移

Stem Cell Trafficking in Tissue Development, Growth, and Disease. by Diana J. Laird, Ulrich H. von Andrian,and Amy J. Wagers

在发育过程中的器官发生、细胞稳态和成体的组织修复等过程中，干细胞受调节的迁移运动都是非常关键的。在此我们分析了生殖细胞产生、血液和肌肉的生成或再生等过程中，干细胞运送的生物学意义及分子机制。通过比较不同器官和细胞世系，发现了在成熟白血球、成体和胎儿干细胞，以及肿瘤干细胞所用的归位和迁移机制中，保守性和特化性一样显著。体内运送是成功进行将造血干细胞用于骨髓移植的基础，在其它系统进一步阐明干细胞的归位和迁移机制，能够扩大干细胞的应用范围，实现更多的细胞治疗和药物传递。

造血作用：干细胞生物学研究的范例

Hematopoiesis: An Evolving Paradigm for Stem Cell Biology. by Stuart H. Orkin, and Leonard I. Zon

依靠自我更新的造血干细胞，机体建立并维持着血液系统。造血干细胞一般情况下只在成体哺乳动物的骨髓中保留少量。本综述描述了造血干细胞的发育起源，以及调节世系定向分化的分子机制。对造血作用的研究提供了对相关干细胞生物学的深刻见解，包括发育和组织稳态中细胞内的相互作用，转录因子负责的世系设定和改造，以及环境特异和年龄特异的细胞内表型区别。

成体神经发生的机制和可能的功能

Mechanisms and Functional Implications of Adult Neurogenesis. by Chunmei Zhao, Wei Deng,1 and Fred H. Gage

在哺乳动物成年后，需要在大脑中持续地进行成体神经干细胞的增殖和分化，生成新的神经元。在本综述中，我们讨论了调节成体神经干细胞增殖和命运决定的因子，描述了近来关于新生神经元整合到现有神经线路的研究。我们进一步讨论成体神经发生在记忆、抑郁和神经退化疾病（如老年痴呆症和帕金森症）中的重要性。

胚胎发育与胚胎干细胞的医学应用

Differentiation of Embryonic Stem Cells to Clinically Relevant Populations: Lessons from Embryonic Development. by Charles E. Murry and Gordon Keller

胚胎干细胞具有产生任何分化细胞类型的潜能，因而有可能被用来建立一种哺乳动物发育的新模型，以及为再生医学提供一个新的细胞来源。为了将这种潜能变为现实，就非常有必要控制胚胎干细胞的分化，以及引导这些细胞按特定的途径发育。从胚胎学中我们已经对干细胞分化的关键调节途径有许多深入的了解，使得我们在体外组培中构建原肠胚形成，内胚层、中胚层、外胚层以及它们的许多下游派生物的诱导等方面，取得很多进步。这些进步导致鉴定出造血、神经和心血管等细胞系的多能祖细胞，以及导致发展出方法，以高效地产生包括造血细胞、心肌细胞、少突细胞、多巴胺神经细胞和不成熟的β胰岛素细胞。接下来的挑战是，在体外和人类疾病的临床前模型中展示这些细胞的功能效用。

 

干细胞以及老化和癌症的途径

Stems Cells and the Pathways to Aging and Cancer. by Derrick J. Rossi, Catriona H.M. Jamieson, and Irving L. Weissman

组织特异的干细胞和祖细胞区室是被认为是老年人中组织和器官完整性及功能衰退的关键。在此，我们分析了伴随年龄的增长，在病理条件下干细胞功能缺失的证据，重点讨论干细胞减少的机制，以及它们导致疾病发病的原因。

 

动物和植物的再生

Slicing across Kingdoms: Regeneration in Plants and Animals. by Kenneth D. Birnbaum, and Alejandro Sanchez Alvarado

多细胞生物拥有相对更长的寿命，因此常常会面对影响它们生存的多种多样的、持续的、并且常常相当强烈的内源或外源挑战。动物和植物组织都会作为正常生理功能的一部分而耗损掉，或因入侵者、疾病和损伤而破坏。动物和植物界都能够在一系列不利的条件下存活，它们采用的策略包括维持成体干细胞或在分化的细胞中诱导产生干细胞。细胞的转变机制常常采用胚胎基因，但问题是在植物和动物中，再生是否激活胚胎发生、通用的模式机制，或由确定模式基因组成的独特线路。（生物通，揭鹰）