來(lái)自俄羅斯和美國(guó)的一個(gè)聯(lián)合科學(xué)家小組設(shè)計(jì)了一種用三種不同標(biāo)記標(biāo)記分裂干細(xì)胞的方法。到目前為止，只能同時(shí)使用兩個(gè)標(biāo)簽。這種新方法將提高干細(xì)胞分裂分析的準(zhǔn)確性和速度，并揭示干細(xì)胞的新種群。在干細(xì)胞報(bào)告發(fā)表的論文中，研究人員證明三重標(biāo)記可用于研究大腦和其他組織中干細(xì)胞的分裂。

細(xì)胞再生

各種組織和器官，包括大腦，都有干細(xì)胞負(fù)責(zé)組織更新。與普遍認(rèn)為神經(jīng)元不再生的觀(guān)點(diǎn)相反，成人大腦具有所謂的神經(jīng)發(fā)生 - 新神經(jīng)元的形成 - 發(fā)生的區(qū)域。神經(jīng)發(fā)生被認(rèn)為對(duì)學(xué)習(xí)和記憶至關(guān)重要。它還在應(yīng)對(duì)壓力和修復(fù)受損神經(jīng)組織方面發(fā)揮重要作用。通常，組織再生以下列方式進(jìn)行：在干細(xì)胞自身復(fù)制后，其一些后代用于補(bǔ)充干細(xì)胞的供應(yīng)，并且一些轉(zhuǎn)化為其他類(lèi)型的細(xì)胞以修復(fù)損失或損傷。所有組織的過(guò)程都不一樣?？茖W(xué)家們希望發(fā)現(xiàn)的是所有類(lèi)型干細(xì)胞共有的機(jī)制以及它們可以受到影響或改善的方式。

當(dāng)干細(xì)胞復(fù)制時(shí)，當(dāng)DNA合成發(fā)生并且染色體重復(fù)時(shí)，它會(huì)經(jīng)歷一個(gè)稱(chēng)為S期的階段(見(jiàn)圖1)。在細(xì)胞周期的那個(gè)階段，可以通過(guò)向細(xì)胞提供標(biāo)記的構(gòu)建塊(核苷酸)來(lái)標(biāo)記新的DNA鏈，其成為新DNA的一部分。此外，當(dāng)這些細(xì)胞分裂和再生時(shí)，它們的子細(xì)胞也將被標(biāo)記。然后科學(xué)家可以使用熒光抗體檢查組織，觀(guān)察有或沒(méi)有標(biāo)記DNA的細(xì)胞，并跟蹤這兩個(gè)種群的命運(yùn)。組合地，如果使用具有兩種不同標(biāo)簽的核苷酸，則不同標(biāo)記的細(xì)胞群的數(shù)量增加至8。使用具有三種不同標(biāo)簽的核苷酸將該數(shù)量增加至128。

即使這種具有三種或更多種不同標(biāo)簽的核苷酸可用，但科學(xué)家們很難將它們與它們?cè)诮?jīng)歷重復(fù)的細(xì)胞中的組合區(qū)分開(kāi)來(lái)。這主要是因?yàn)榭贵w不完美并且不僅可以與其預(yù)期目標(biāo)結(jié)合，而且可以與類(lèi)似目標(biāo)結(jié)合。

如果發(fā)生這種情況并且兩個(gè)標(biāo)簽都標(biāo)有相同的抗體，則無(wú)法區(qū)分彼此?？茖W(xué)家們決定添加另一種標(biāo)簽，這種標(biāo)簽不是通過(guò)應(yīng)用抗體而是通過(guò)使用所謂的點(diǎn)擊化學(xué)來(lái)識(shí)別的，即在化學(xué)反應(yīng)中添加熒光著色劑。主要的困難是在三重標(biāo)記中，化學(xué)著色劑使某些斑點(diǎn)無(wú)色，并且這些斑點(diǎn)與抗體反應(yīng)，產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。結(jié)果，無(wú)法區(qū)分這三個(gè)標(biāo)簽。然而，研究人員提出了一種通過(guò)添加與原始試劑相關(guān)的無(wú)色物質(zhì)并使抗體無(wú)法接近來(lái)密封這些區(qū)域的方法。

在本文中，科學(xué)家成功地明確地和定量地分離了標(biāo)簽的信號(hào)，揭示了通常被忽視的具有不尋常特征的干細(xì)胞群。研究人員采用三重標(biāo)記技術(shù)分析大腦，腸道和睪丸中的干細(xì)胞，使用其他技巧有效地?cái)U(kuò)展技術(shù)，使分裂干細(xì)胞的標(biāo)記翻兩番。對(duì)腸細(xì)胞的分析(見(jiàn)圖2)特別具有說(shuō)明性：相隔24小時(shí)提供不同的標(biāo)記顯示當(dāng)時(shí)出生的干細(xì)胞群及其后代沿著腸中的絨毛指狀突起擴(kuò)散。

此外，三重標(biāo)記有助于高精度地識(shí)別神經(jīng)發(fā)生的新關(guān)鍵參數(shù)(參見(jiàn)動(dòng)畫(huà))。因此，該論文的作者能夠設(shè)計(jì)出一種工具，用于研究任何給定組織中的干細(xì)胞，揭示干細(xì)胞的新特征，并超越以前可用的精確技術(shù)。它還加快并簡(jiǎn)化了研究程序。

MIPT腦干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究科學(xué)家，該論文的作者之一Oleg Podgorny說(shuō)：“我們?cè)诟鞣N條件下，如行為測(cè)試，特殊，在小鼠的神經(jīng)發(fā)生分析中廣泛使用三重標(biāo)記。飲食方案，暴露于輻射和用于醫(yī)學(xué)治療的藥物，包括用于抗腫瘤治療的藥物。此外，我們一直在應(yīng)用該方法檢查神經(jīng)系統(tǒng)疾病藥物，尤其是阿爾茨海默氏癥，如何影響神經(jīng)發(fā)生。阿爾茨海默病患者經(jīng)歷記憶和認(rèn)知技能問(wèn)題，到目前為止，我們收集了大量數(shù)據(jù)證明神經(jīng)發(fā)生對(duì)這些大腦功能至關(guān)重要。“