大学生物材料与生物医学工程研究所(IBBME)和唐纳利中心的研究人员发现了一大批细胞 - 被称为“精英” - 在将分化细胞为干细胞的过程中起着关键作用。该发现对再生医学具有重要意义。

  干细胞具有为特定细胞的能力 - 从肺到大脑。干细胞在胚胎中很常见,但在过去的15年中,一种称为细胞重编程的技术使科学家能够将成熟细胞转变为所谓的多能干细胞,并具有发育成任何细胞类型的能力。这项技术获得了2012年诺贝尔。

  虽然很好地理解重编程,但对于个体重编程细胞如何在群体中表现的复杂性知之甚少。大学教授Peter Zandstra的小组(他是U of T和哥伦比亚大学的双重任命)最近领导了一项研究,研究对象,发现一组细胞似乎在重编程方面具有竞争优势。该研究发表于今天的“科学”。

  Zandstra和他的团队使用从小鼠皮肤中提取的细胞,称为小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)。他们使用DNA条形码技术为每个MEF提供独特的标签,在重新编程期间单个细胞并将其与其亲本群体相关联。他们还使用计算建模来帮助理解生成的复杂数据并进行在实验室中测试的预测。

  研究小组发现,在重新编程一周后,高达80%的原始细胞群被消除。在压力重编程过程中,只有一小部分亲代足以繁殖其克隆并转变为干细胞。虽然这些细胞与其兄弟姐妹相比具有相似的基因组成和外观,但它们更高的适应性使它们能够产生更多后代,即以更高的频率克隆自身。该团队称这些细胞为“精英克隆”。

  “从广义上讲,细胞适应性是指细胞直接或间接地与其邻居竞争的能力,”在唐纳利中心完成博士研究并且是该文章的第一作者的Nika Shakiba说。

  “直接消除,一个细胞可以另一个细胞或引发其死亡的化学物质。但也存在间接竞争,细胞竞争培养皿中有限的营养和空间池。这类似于类似的竞争生态。

  这一新发现说明了干细胞界的争论。一些研究人员认为,所有细胞都具有重新编程为胚胎干细胞样状态的能力,而另一些人认为只有特定细胞亚群具有这种精英能力。Shakiba说虽然双方都有,但最新的研究有利于后者的解释。

  “(我们的研究)要求人们通过克隆动力学的视角来看待重编程现象 - 组成多细胞群体的克隆如何竞争以及这如何影响整体人群,”她说。

  Zandstra的团队与位于Donnelly中心的遗传学教授Derek van der Kooy合作。通过使用由共同主要作者,遗传学研究生Ahmed Fahmy开发的小鼠模型,作者能够找到一系列具有Shakiba发现的“精英克隆”特性的MEF。这些细胞来源于被称为神经嵴的胚胎的一部分,其在皮肤,神经元和平滑肌细胞的发育中起关键作用。研究人员假设神经嵴细胞“命中注定要适合”。

  “他们很幸运,因此他们在重新编程比赛中占据了先机,”Shakiba说。“通过更早地达到预编程状态,他们将比竞争对手更快地。几代之后,最初的开端变得更大。”

  本文的研究结果对再生医学也具有重要意义,包括干细胞用于制造特定组织的技术,然后将这些组织植入体内以修复损伤。

  “让我们说我们想要将干细胞群体注入体内以使心脏再生,”Shakiba说。“注射细胞能够存活并融入天然组织的能力取决于这些细胞的竞争能力 - 适应性。除非我们对这些细胞如何竞争有所了解和认识,不仅是彼此竞争,而是与内源竞争我们现在注射它们的细胞,我们无法真正预测或控制它们在体内会做什么。“

  “我对这项研究感到非常兴奋,因为它了我们一些新的基础知识,”赞德斯特说。“最终,它告诉我们,细胞竞争是一个可控制的参数,可以设计来影响动态再生过程的结果。

  这一发现应该导致新的策略和技术在干细胞移植后重新组织体内组织,或者确定使细胞更容易在克隆性疾病如癌症中竞争的方法。

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2019年04月20日 发布人:和记娱乐 来源:h88平台官网

研究显示并非所有干细胞都是平等的

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