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      胚胎記得他們遇到的化學物質(zhì)
      
			
      
				2019-03-09 10:58:44
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      我們都是從一堆相同的細胞開始的。當這些細胞分裂和繁殖時，它們逐漸呈現(xiàn)出不同的身份，獲得形成例如肌肉組織，骨骼或神經(jīng)所必需的特征。洛克菲勒科學家最近的一項研究提供了對這些細胞身份如何在發(fā)育過程中培養(yǎng)的新見解。
      

      胚胎記得他們遇到的化學物質(zhì)
      

      根據(jù)在eLife上發(fā)表的研究，細胞保留了它們所暴露的化學信號的記憶。并且，研究人員表明，未能形成這些記憶的胚胎仍然是克隆的叢生，從未意識到它們獨特的生物學潛力。
      

      激活胚胎
      

      25年前，Ali H. Brivanlou證明蛋白質(zhì)激活蛋白導致胚胎蛙細胞具有特定于某些組織類型的特征，這一過程稱為分化。幾十年來，人們一直認為激活素可以促進從同質(zhì)細胞群到特化細胞的轉變。
      

      羅賓和哈里特海爾布倫教授Brivanlou說：“激活蛋白是分子的教科書定義，對分化是必要和充分的。” “研究人員已經(jīng)證明，蛋白質(zhì)的劑量決定了細胞的命運。例如，在非常高的劑量下，你會得到腸道和肌肉;而在非常低的劑量下，你會得到神經(jīng)組織。”
      

      盡管動物研究提供了充足的證據(jù)，但仍然存在關于Activin如何指導人體細胞發(fā)育的問題。與Brivanlou和Eric D. Siggia合作，Viola Ward Brinning和Elbert Calhoun Brinning教授，研究員Anna Yoney開始研究蛋白質(zhì)是否會引發(fā)實驗室產(chǎn)生的人類胚胎的分化。這些胚胎由干細胞發(fā)育而來，模仿人類細胞在發(fā)育早期階段的行為。
      

      研究人員預計這些合成胚胎會像Brivanlou的青蛙一樣做出反應。然而，在將Activin應用于這些細胞后，他們沒有觀察到。“安娜把激活素放在胚胎上，我們等待 - 等待并等待。絕對沒有發(fā)生任何事情!這令人震驚，”布里萬盧說。
      

      令人難忘的分子
      

      沒有被嚇倒，Yoney考慮了對她的結果的可能解釋。“我想，好吧，我們沒有得到Activin的回應，”她回憶道。“我們需要哪些額外信號才能看到差異化?”
      

      她最終歸巢于WNT，這是一種在發(fā)育過程中調(diào)節(jié)細胞運動的分子。在她的下一個實驗中，她在添加激活素之前將細胞暴露于WNT; 而且，這一次，他們以正常的方式區(qū)分。
      

      Brivanlou說：“看到WNT的細胞對Activin產(chǎn)生了全面的反應 - 就像我們在青蛙和其他動物身上看到的一樣。” “但是沒有看到WNT的細胞完全沒有反應，好像Activin甚至不在那里。”
      

      研究人員得出結論，分化需要WNT和激活素信號傳導。然而，至關重要的是，他們表明細胞不需要同時暴露于這兩種化學物質(zhì)。
      

      “我們在激活素治療階段阻斷了WNT信號傳導，發(fā)現(xiàn)細胞仍然分化，”Yoney說。“所以我們得出結論，細胞實際上記得他們以前曾接觸過WNT。”
      

      研究人員認為這種現(xiàn)象是“信號記憶”，因為WNT似乎永久性地改變了穿過其路徑的細胞。早期的研究未能發(fā)現(xiàn)胚胎記憶的證據(jù)，因為Brivanlou說，大多數(shù)發(fā)育生物學家都使用動物細胞。
      

      “在動物模型系統(tǒng)中，細胞在像我這樣的人操縱它們之前會遇到一系列信號。但是Anna的人造胚胎來自干細胞，而這種干細胞沒有這種暴露 - 這使它們成為發(fā)現(xiàn)其他信號作用的完美工具，“ 他說。“就像模型系統(tǒng)一樣漂亮，有時它們會讓你錯過任何東西。”
      

      研究人員希望進一步探索細胞記憶的存儲方式和位置。Yoney懷疑它們被記錄在細胞核中作為對表觀基因組的修飾，后者控制著細胞讀出DNA的方式。該領域的其他研究可能對理解人類和其他物種的發(fā)展具有重大意義。
      
			

			
        
      
			
      
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