Cell子刊探究细胞全能性调控机制

长期以来，人们认为是卵子和精子的结合启动了表达基因以及基因表达方式的显著改变。新的研究表明，全能性是一个逐步进行的过程，其出现在称作为睾丸成体生殖系干细胞（AGSCs）的精子前体细胞早期。这项研究在线发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上。

　　

生物通报道  在体内，皮肤细胞将一直是皮肤细胞，而心脏细胞也将永远是心脏细胞。然而在生命的前几个小时里，初生胚胎中的细胞却可变为全能细胞：它们具有不可思议的灵活度，可成熟形成皮肤、心脏、肠或其他任何类型的细胞。

长期以来，人们认为是卵子和精子的结合启动了表达基因以及基因表达方式的显著改变（延伸阅读：Nature讲述新故事：当精子遇到卵子 ）。新的研究表明，全能性是一个逐步进行的过程，其出现在称作为睾丸成体生殖系干细胞（AGSCs）的精子前体细胞早期。这项研究在线发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上。

通常情况下，精子前体细胞过着一种平凡的生活。它们进行分裂，生成更多与自身相似的细胞。直到它们收到信号指示它们成熟为精子。

有证据表明，这些细胞有潜力做更多的事情。在促使这些细胞形成睾丸畸胎瘤的不同寻常条件下，年轻的精子转变为了皮肤、肌肉和肠的前体细胞。

这一认知推动了研究人员去检测精子前体细胞内的基因程序。他们想知道，注定会变成单细胞类型的细胞，或有潜力变成所有细胞类型的细胞会像什么样子？

最终他们找到了答案：精子前体细胞介于两者之间。最有力的证据是四大基因Lefty、Sox2、Nanog和Prdm14的状态。当这些基因激活时，它们可以触发一连串事件赋予细胞一些干细胞特性。在限制变为一种细胞类型的细胞中，这些基因沉默。

而在精子前体细胞中，这些基因带上了甲基基团，表明四个基因处于沉默状态，但已做好活化的准备。

该研究的共同领导者、犹他州大学肿瘤学教授Bradley Cairns博士将这些准备活化的基因上的标签比作为书签。“精子细胞和它们的前体细胞将一些‘书签’放在它们需要快速利用的重要基因上。一旦发生受精，细胞必须在很短的时间内变得完全具有全能性。随后，当精子与卵子结合到一起时，你所要做的事情就是完成已经启动的工作。”

正如他所说，这种操控确保了快速准确地发生转变。

这一研究结果还只是在变为全能细胞的过程中所发生的许多遗传和表观遗传改变之一。这一丰富的资源将为未来的研究更深入地了解多能性、癌症和受精提供指导。

（生物通：何嫱）

生物通推荐新闻来源：

The young sperm, poised for greatness

In the body, a skin cell will always be skin, and a heart cell will always be heart. But in the first hours of life, cells in the nascent embryo become totipotent: they have the incredible flexibility to mature into skin, heart, gut, or any type of cell.