Cell子刊惊人发现:干细胞拥有天然后备军

【字体: 时间:2014年04月18日 来源:生物通

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  Johns Hopkins大学的研究人员,在果蝇精巢中发现了一个惊人的现象。当他们通过实验杀死特定类型的干细胞时,一种非干细胞挺身而出,开始生成替代性的新干细胞,弥补组织中的干细胞损失。

  

生物通报道:Johns Hopkins大学的研究人员,在果蝇精巢中发现了一个惊人的现象。当他们通过实验杀死特定类型的干细胞时,一种非干细胞挺身而出,开始生成替代性的新干细胞,弥补组织中的干细胞损失。

这项发表在Cell Reports杂志上的研究,可以帮助人们进一步理解干细胞所处的微环境,以及肿瘤中的干细胞补充机制。(相关文章:Cell:转录因子决定肿瘤干细胞的命运

领导这项研究的是Johns Hopkins大学的细胞生物学教授Erika Matunis,他将果蝇作为模式系统,对天然状态的干细胞进行研究。目前,绝大多数干细胞研究是在体外进行的,但实际上干细胞生活在组织内的特定区域(niche)。动物体内的成体干细胞,能够持续分裂生成多种类型的细胞,例如新的血细胞和生殖细胞。

果蝇精巢是负责精子生成的器官,其形状就像一个弯曲的小管,末端是一个干细胞niche。这种干细胞niche中存在着三种细胞:生殖干细胞、包囊干细胞(cyst stem cell)、和中心细胞(hub cell)。

一直以来,所有人都认为中心细胞不是干细胞,它们已经处于最终形态,无法进一步分裂或改变功能。而这项新研究发现,事实并非如此。

为了研究包囊干细胞的作用,Matunis建议她的研究生想办法杀死这些细胞,他们原以为这是一个简单而直接的事。然而,事实证明这个任务并不容易,杀死包囊干细胞需要不同基因共同起作用。

“在找到杀死包囊干细胞的方法之后,我们认为可以由此清空组织中的这种干细胞,”她说。对于35%的精巢来说,事实的确如此。但在精巢的其他部分,包囊干细胞又重新长了出来。那么,这些包囊干细胞从何而来呢?

这个问题的答案再次令人大跌眼镜,这些干细胞居然来自中心细胞。研究人员发现,当包囊干细胞被摧毁时,中心细胞开动了自己的细胞分裂机器。他们进行了多次验证实验,还给中心细胞打上了遗传标记,研究显示这些标记的确出现在新生的包囊干细胞中。

Matunis指出,中心细胞生成的新干细胞与之前的干细胞并不完全相同。“它们中的一些看起来有点古怪,”Matunis说。有时,这些新细胞会合成中心细胞独有的分子。进一步研究显示,从损伤中恢复的精巢形成了新的niche。正常精巢只有一个niche,而受损精巢可能出现两三个。

目前,研究人员还不清楚新niche是怎样形成的。他们推测,可能新的细胞分裂使原始niche变大,然后又发生了分裂。现在,研究团队正在努力“解读niche的工作机制,”Matunis说。

研究人员认为,这项研究有助于人们进一步理解癌症,因为许多癌症都涉及了癌症干细胞。了解肿瘤niche中的干细胞补充机制,将为人们揭示对抗癌症的新靶标。

 

生物通推荐原文:Conversion of Quiescent Niche Cells to Somatic Stem Cells Causes Ectopic Niche Formation in the Drosophila Testis

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