干細胞來源指向兩種蛋白質(zhì)
哺乳動物胚胎不同于任何其他生物體,因為它們必須在母體內(nèi)生長。當其他動物胚胎在母體外生長時,它們的胚胎細胞可以正常接受任務(wù),例如頭部,尾部或重要器官。相比之下,哺乳動物胚胎必須首先選擇形成胎盤或創(chuàng)造嬰兒。
密歇根州立大學(xué)的新研究發(fā)表在eLife雜志上,已經(jīng)確定了兩種蛋白質(zhì),這是決策的關(guān)鍵。將細胞分配到胎盤或嬰兒的過程很重要,因為這是制造多能細胞的過程。這些適應(yīng)性多能細胞對于干細胞研究至關(guān)重要,這兩種蛋白質(zhì)可能是解釋多能細胞如何誕生的關(guān)鍵,MSU首席醫(yī)學(xué)博士詹姆斯·K·比爾曼(James K. Billman Jr.)表示,該教授和該研究的資深作者。
“多能細胞是胚胎干細胞的祖細胞,它們很有名,因為它們可以成為身體的任何部分,”她說。“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種調(diào)節(jié)多能和胎盤之間平衡的過程,它通過改變胚胎細胞球內(nèi)細胞的物理位置起作用。”
為了形成這個奇妙的球,母親將兩個密切相關(guān)的蛋白質(zhì)包裝在她的蛋中,這有助于監(jiān)督這個決策過程??茖W(xué)團隊使用遺傳工具從小鼠卵和胚胎中消除蛋白質(zhì)YAP1和WWTR1 。研究小組發(fā)現(xiàn),這兩種蛋白質(zhì)首先將這些細胞定位于不同的內(nèi)部和外部位置,然后決定它們的命運:胎盤或多能性。
拉爾斯頓研究的每個階段都會將一層細胞帶回到干細胞的創(chuàng)造過程中,這一過程自然而然地以100%的效率進行。另一方面,實驗室創(chuàng)建的干細胞以1%的效率創(chuàng)建。
“顯然,我們對大自然如何產(chǎn)生干細胞的理解是不完整的,”MSU生物化學(xué)家和分子生物學(xué)家 Tristan Frum說道,他與MSU遺傳學(xué)研究生Tayler Murphy一起完成了這項研究。“我們懷疑這些蛋白質(zhì)參與了干細胞的生成,但我們的研究表明它們是以令人驚訝的方式進行的。”
早期胚胎的細胞表達蛋白質(zhì),使它們“粘附”在胚胎外部。“我們已經(jīng)確定了一種細胞逃避這種粘性,在胚胎內(nèi)爬行并獲得使干細胞如此有趣和有用的特性的方法,”弗魯姆說。
該研究強調(diào)了干細胞中細胞膜的特性,決定了它們的粘附位置。“當我們在實驗室制造干細胞時,它們必須獲得一種獨特的細胞膜。我們的工作展示了大自然如何做到這一點并提供線索,可以指導(dǎo)我們更有效地控制干細胞用于醫(yī)學(xué),”Frum說。
例如,該團隊的發(fā)現(xiàn)可能會導(dǎo)致使用類干物的干細胞技術(shù)的進步,這是干細胞衍生的微型器官。Ralston說,有機體是干細胞和再生醫(yī)學(xué)的一個令人興奮的新范例。“胚胎和類器官之間的相似性是顯著的,”拉爾斯頓說。“因此,通過研究小鼠胚胎如何自我建立,我們有一天可能會從人類干細胞中構(gòu)建器官。”
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