懷特黑德研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)再生的框架,可以解釋和預(yù)測(cè)在成人干細(xì)胞,再生組織形式替代結(jié)構(gòu)確定。網(wǎng)上的一篇論文中出現(xiàn)3月15日《科學(xué)》雜志上,研究人員描述了真渦蟲的典范(扁形蟲)再生是由三個(gè)原則行動(dòng)一致,告知如何祖細(xì)胞在再生行為。模型調(diào)用位置提示創(chuàng)建一個(gè)可伸縮的映射;自組織吸引祖細(xì)胞對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu);和祖細(xì)胞起源于擴(kuò)散空間區(qū)域,而不是一個(gè)精確的位置,允許靈活的路徑。這些原則似乎決定祖細(xì)胞如何決定去哪里在再生重建形式和功能,他們使我們更接近一個(gè)系統(tǒng)性的理解過(guò)程。

從以往的研究中,研究人員知道干細(xì)胞很可能讀指令從鄰近的組織來(lái)引導(dǎo)他們的道路,顯而易見(jiàn),再生的過(guò)程中面臨一些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。“我們意識(shí)到,移動(dòng)位置信息;期間需要改變?cè)偕灾付ㄐ碌娜笔Р糠衷偕?。這個(gè)修訂的信息可以引導(dǎo)祖細(xì)胞,選擇新結(jié)構(gòu)分化成正確的解剖在正確的地點(diǎn),”論文的資深作者彼得Reddien說(shuō)懷特黑德研究所研究員,麻省理工學(xué)院的生物學(xué)教授霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究所和霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。然而,“有一個(gè)謎,出現(xiàn)。因?yàn)槲恢眯畔⑥D(zhuǎn)變期間損傷后再生,位置信息模式之間存在不匹配,剩下的結(jié)構(gòu)模式。意識(shí)到這種不匹配存在是一個(gè)觸發(fā)我們的研究。我們想了解干細(xì)胞使特定的組織決定去哪里和區(qū)分。是基于解剖學(xué),還是基于位置信息?這兩件事不一致時(shí),他們決定如何?”

Reddien和他的實(shí)驗(yàn)室花了十多年解開(kāi)的奧秘再生使用一個(gè)小的扁形蟲,稱為真渦蟲。如果真渦蟲頭部切除,或刪除,每一塊將重新生成整個(gè)動(dòng)物。為了了解祖細(xì)胞如何決定去哪里在嘈雜的環(huán)境中動(dòng)物的再生,研究者使用了真渦蟲的眼睛,可見(jiàn)的性器官,小到可以被刪除沒(méi)有嚴(yán)重受傷,還會(huì)帶來(lái)額外的好處,在定義祖細(xì)胞分子標(biāo)記。

研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)解決這一問(wèn)題的祖細(xì)胞決定去哪里:截肢動(dòng)物的頭,然后三天后刪除一個(gè)眼睛的頭。他們發(fā)現(xiàn),祖細(xì)胞將成核一個(gè)新的眼睛的位置前(靠近頂端)剩下的眼睛,而不是在指定的“正確”的立場(chǎng)解剖學(xué)、對(duì)稱與當(dāng)前的眼睛。然而,如果同樣的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)完成,除了其中一個(gè)眼睛的頭片前同一天截肢,而不是三天以后是一個(gè)不同的結(jié)果:新眼睛是有核位置對(duì)稱剩下的眼睛,“正確”的位置根據(jù)解剖學(xué),表明當(dāng)選擇是相互矛盾的,解剖自組織動(dòng)力學(xué)贏。

這些簡(jiǎn)單的規(guī)則引導(dǎo)系統(tǒng)成功再生并產(chǎn)生令人驚訝的結(jié)果,當(dāng)系統(tǒng)被推到了極限生產(chǎn)替代穩(wěn)定的解剖與三個(gè)國(guó)家——四——,five-eyed動(dòng)物。成就的動(dòng)物和切斷頭可以將祖細(xì)胞從現(xiàn)有足夠遠(yuǎn),自組織流動(dòng),他們想念他們,讓他們成核新attractor-a第三——頭碎片。“如果遷移祖細(xì)胞太接近現(xiàn)有的吸引子的眼睛,它會(huì)吸,就像一個(gè)黑洞;如果他們足夠遠(yuǎn),他們可以逃脫,”說(shuō)Kutay Deniz Atabay,第一作者在紙上和研究生Reddien實(shí)驗(yàn)室。

當(dāng)研究者在三眼動(dòng)物做同樣的手術(shù),祖細(xì)胞的吸引力小姐現(xiàn)有five-eyed動(dòng)物的眼睛和形式。在這些情況下,所有的眼睛都是功能集成到大腦和展覽的同一light-avoidance響應(yīng)真渦蟲的眼睛。研究人員還發(fā)現(xiàn),這些替代解剖狀態(tài),揭示規(guī)則維護(hù)現(xiàn)有和替代的解剖結(jié)構(gòu)。“這道菜可以幫助提供一個(gè)解釋動(dòng)物再生的一個(gè)基本問(wèn)題,這是遷徙的祖細(xì)胞如何做出選擇,導(dǎo)致系統(tǒng)重新生成和維護(hù)機(jī)關(guān)、“Atabay說(shuō)。

“這些研究有助于競(jìng)爭(zhēng)的框架,提出再生力量,自我組織,和外在線索,是控制指標(biāo)影響的選擇祖針對(duì)再生;和這兩個(gè)力量一起確定結(jié)果,”Reddien說(shuō)。