牛津大學(xué)今天在“基因組研究”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，對動物體內(nèi)干細(xì)胞生長至關(guān)重要的表觀遺傳修飾的特殊組合比先前所認(rèn)識的更早。這些發(fā)現(xiàn)意味著人類干細(xì)胞和簡單動物如渦蟲的細(xì)胞在表觀遺傳水平上的共同點(diǎn)比以前認(rèn)為的要多得多。這些見解可以增強(qiáng)干細(xì)胞在基于再生醫(yī)學(xué)的方法中的應(yīng)用，以治療受疾病或年齡損害的組織和器官。

使用高度再生的渦蟲扁蟲作為測試生物，該團(tuán)隊(duì)研究了其干細(xì)胞中的表觀遺傳機(jī)制。

該研究的主要作者，牛津大學(xué)動物學(xué)系的Aziz Aboobaker教授說：“這些蠕蟲會讓很多人回到他們的童年時(shí)代，想著超級大國和英雄。他們幾乎可以從任何傷害或傷口中恢復(fù)過來，從小身上恢復(fù)全身他們可以做到這一點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兂錆M了非常特殊的成體干細(xì)胞，它們不僅能夠在體內(nèi)產(chǎn)生任何其他細(xì)胞類型，而且能夠以受控和有組織的方式進(jìn)行，全身再生。了解他們?nèi)绾巫龅竭@一點(diǎn)是了解我們?nèi)绾胃玫乩米陨砀杉?xì)胞的關(guān)鍵。“

雖然DNA提供了地球上生命的使用說明書，但解釋這些指令的方法至關(guān)重要。一種稱為表觀遺傳修飾的過程 - 化學(xué)修飾裝飾DNA和包裹DNA的組蛋白 - 是如何理解和遵循這些指令的核心。表觀遺傳修飾的編碼在基因起始區(qū)發(fā)現(xiàn)的基因?qū)τ谑够蛘＿\(yùn)作至關(guān)重要。這些表觀遺傳修飾的組合用于將基因標(biāo)記為活躍或沉默，從而確?；蚪M在身體的正確細(xì)胞中進(jìn)行正確的過程。然而，當(dāng)這些機(jī)制出錯(cuò)時(shí)，它們可能導(dǎo)致基因在它們不應(yīng)該存在時(shí)處于活躍或沉默狀態(tài)。這些錯(cuò)誤被認(rèn)為是許多疾病進(jìn)展的基礎(chǔ)，包括癌癥和自然衰老過程。

干細(xì)胞中有一小部分基因具有特殊的“坐在柵欄上”排列，這意味著活躍和無聲標(biāo)記同時(shí)存在。這種安排被認(rèn)為是支持干細(xì)胞特殊性質(zhì)的“多能性”(能夠成為體內(nèi)任何其他類型的細(xì)胞)。這些基因在干細(xì)胞中保持無活性，但如果需要，這些基因準(zhǔn)備開啟，這種狀態(tài)稱為“二價(jià)”。

人們普遍認(rèn)為二價(jià)對人類和其他脊椎動物等復(fù)雜動物具有特異性。然而，牛津大學(xué)動物學(xué)系領(lǐng)導(dǎo)的新研究表明，這一過程可能更早發(fā)展。

Aboobaker教授說：“世界上許多團(tuán)體現(xiàn)在都使用渦蟲作為研究干細(xì)胞和再生的模型系統(tǒng)，但其中一個(gè)重要方面是渦蟲干細(xì)胞在何種程度上與我們的干細(xì)胞一樣起作用。到目前為止，陪審團(tuán)我們一直在討論這個(gè)問題，但我們最近的研究結(jié)果表明它們非常相似。“

為了測試渦蟲干細(xì)胞中是否存在二價(jià)，研究小組從整個(gè)蠕蟲和分離的包裝DNA中分選出干細(xì)胞，并完整地進(jìn)行了表觀遺傳修飾。使用這種材料，他們?nèi)缓笫褂米R別活化和沉默標(biāo)記的抗體，并在整個(gè)基因組中測序與它們相關(guān)的DNA。

Aboobaker實(shí)驗(yàn)室的研究生Anish Dattani說：“我們的數(shù)據(jù)非常清楚地表明活性標(biāo)記與已知在渦蟲干細(xì)胞中開啟的基因有關(guān)，并且沉默標(biāo)記被放置在關(guān)閉的基因上。但是問題是渦蟲干細(xì)胞是否具有二價(jià)性。來自其他無脊椎動物和簡單動物的先前證據(jù)表明這種情況僅存在于哺乳動物和魚類中。因此，我們尋找同時(shí)由渦蟲干細(xì)胞中的活性和沉默標(biāo)記標(biāo)記的基因。我們不僅找到兩個(gè)標(biāo)記的基因，但我們注意到其中許多是基因就像干細(xì)胞決定分化并成為另一種細(xì)胞類型一樣。這是非常有力的證據(jù)表明存在二元性并且與我們的干細(xì)胞一樣。“

Aboobaker教授得出結(jié)論：“這種方法的結(jié)果證實(shí)了研究小組的研究結(jié)果，即多細(xì)胞動物進(jìn)化中的二價(jià)似乎比我們想象的更早，并且這增加了越來越多的敘述，簡單的蠕蟲干細(xì)胞和我們的干細(xì)胞有很多當(dāng)我們開始這項(xiàng)工作時(shí)，我們想象的更多共同點(diǎn)。“