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      科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)要使干細(xì)胞健康端粒長(zhǎng)度必須恰到好處
      
			
      
				2019-01-10 17:29:27
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      自從研究人員將端粒(染色體末端的保護(hù)結(jié)構(gòu))的縮短與衰老和疾病聯(lián)系在一起以來(lái)，人們就一直在研究控制端粒長(zhǎng)度的因素。如今，索爾克研究所(Salk Institute)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，平衡干細(xì)胞的伸長(zhǎng)和修剪，可以產(chǎn)生端粒，就像金發(fā)女孩會(huì)說(shuō)的那樣，端粒不太短也不太長(zhǎng)，但剛剛好。
      

      科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)要使干細(xì)胞健康端粒長(zhǎng)度必須恰到好處
      

      這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2016年12月5日的《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》(Nature Structural & Molecular Biology)雜志上，加深了我們對(duì)干細(xì)胞生物學(xué)的理解，可能有助于推進(jìn)基于干細(xì)胞的治療，尤其是與衰老和再生醫(yī)學(xué)相關(guān)的治療。
      

      索爾克分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授、該項(xiàng)研究的資深作者簡(jiǎn)•卡爾塞德說(shuō):“這項(xiàng)研究表明，端粒的最佳長(zhǎng)度是在兩個(gè)極端之間精心調(diào)節(jié)的范圍。”“眾所周知，很短的端粒會(huì)對(duì)細(xì)胞造成傷害。但完全出乎意料的是，我們發(fā)現(xiàn)端粒很長(zhǎng)時(shí)也會(huì)發(fā)生損傷。
      

      端粒是DNA在每個(gè)染色體末端的重復(fù)延伸，它的長(zhǎng)度可以通過(guò)一種叫做端粒酶的酶來(lái)增加。我們的細(xì)胞機(jī)制導(dǎo)致在細(xì)胞復(fù)制DNA和分裂時(shí)，端粒的一小部分被切斷。隨著端粒的逐漸縮短，染色體本身也變得容易受到損傷。最終細(xì)胞死亡。唯一的例外是干細(xì)胞，它們利用端粒酶重建其端粒，使其保留分裂能力，并為特定的組織或器官發(fā)育成(“分化”)幾乎任何類(lèi)型的細(xì)胞，無(wú)論是皮膚、心臟、肝臟還是肌肉，這一特性被稱(chēng)為多能性。這些特性使干細(xì)胞成為有希望用于再生治療的工具，以對(duì)抗與年齡有關(guān)的細(xì)胞損傷和疾病。
      

      “在我們的實(shí)驗(yàn)中，限制端粒長(zhǎng)度會(huì)損害多能性，甚至導(dǎo)致干細(xì)胞死亡，”索爾克研究所的助理研究員、論文第一作者特雷莎·里維拉(Teresa Rivera)說(shuō)。所以我們想知道增加端粒長(zhǎng)度是否會(huì)增加多能性容量。令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)的端粒更脆弱，并積累DNA損傷。
      

      Karlseder, Rivera和他的同事開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類(lèi)胚胎干細(xì)胞(ESCs)中研究端粒的維持。通過(guò)分子技術(shù)，他們改變了端粒酶的活性。也許并不奇怪，端粒酶過(guò)少的細(xì)胞端粒很短，最終細(xì)胞死亡。相反，端粒酶水平升高的細(xì)胞端粒很長(zhǎng)。但這些細(xì)胞非但沒(méi)有茁壯成長(zhǎng)，反而端粒變得不穩(wěn)定。
      

      “我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)迫細(xì)胞產(chǎn)生真正長(zhǎng)的端粒會(huì)導(dǎo)致端粒脆弱，從而引發(fā)癌癥，”卡爾塞德說(shuō)。“這些實(shí)驗(yàn)質(zhì)疑了人們普遍接受的觀點(diǎn)，即人工增加端粒可以延長(zhǎng)壽命或改善生物體健康。”
      

      研究小組觀察到，很長(zhǎng)的端粒激活了由一對(duì)名為XRCC3和Nbs1的蛋白質(zhì)控制的修飾機(jī)制。該實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)表明，這些蛋白在ESCs中的表達(dá)減少，阻止了端粒的修剪，證實(shí)了XRCC3和Nbs1確實(shí)對(duì)這一任務(wù)負(fù)責(zé)。
      

      接下來(lái)，研究小組觀察了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)，這是一種分化的細(xì)胞(如皮膚細(xì)胞)，它們被重新編程為干細(xì)胞樣狀態(tài)。ipsc——因?yàn)樗鼈兛梢耘c捐贈(zèng)者進(jìn)行基因匹配并且容易獲得——是潛在干細(xì)胞治療的常見(jiàn)和關(guān)鍵工具。研究人員發(fā)現(xiàn)，ipsc含有端粒修飾的標(biāo)記，這使得它們的存在成為衡量細(xì)胞重組成功程度的一個(gè)有用指標(biāo)。
      

      干細(xì)胞重編程是一項(xiàng)重大的科學(xué)突破，但其方法仍在不斷完善中。了解端粒長(zhǎng)度是如何調(diào)控的，是實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)前景的重要一步。
      
			

			
        
      
			
      
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