干細(xì)胞作為一種勤雜工在我們的生活中起作用，修復(fù)受損的組織并更新一些正常的組織，如我們脫落的皮膚。科學(xué)家們已經(jīng)開始了解干細(xì)胞在我們成年后如何發(fā)揮作用，但是當(dāng)胚胎正在發(fā)育時(shí)，人們對這些干細(xì)胞的起源知之甚少知之甚少。

現(xiàn)在，洛克菲勒大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了一種新機(jī)制，通過該機(jī)制，細(xì)胞在發(fā)育過程中被指示成為干細(xì)胞。結(jié)果于1月14 日發(fā)表在Cell上，有助于解釋細(xì)胞間的通訊如何介導(dǎo)這一過程，并可能對皮膚癌治療產(chǎn)生影響。

“雖然成體干細(xì)胞的特征越來越清晰，但我們對它們的起源知之甚少。在這里，我們證明，在單層胚胎表皮內(nèi)的細(xì)胞開始時(shí)，毛囊中的干細(xì)胞祖細(xì)胞被指定。向下分裂形成胚胎發(fā)芽，“哺乳動物細(xì)胞生物學(xué)和發(fā)育的Robin Chemers Neustein實(shí)驗(yàn)室的Elaine Fuchs解釋說。“這個(gè)時(shí)間比先前想象的要早得多，并且為我們提供了關(guān)于建立這些特殊細(xì)胞的新見解。”

首先是干細(xì)胞還是小生境?

干細(xì)胞簇接收來自附近其他細(xì)胞的信號，這些信號指示它們要么保留干細(xì)胞，要么分化成特定的細(xì)胞類型。已知這些稱為“生態(tài)位”的指導(dǎo)性細(xì)胞群維持成體干細(xì)胞群。對于干細(xì)胞在胚胎發(fā)育過程中首次出現(xiàn)的時(shí)間或者何時(shí)何地以及在何處和何處都不太了解。

第一作者Tamara Ouspenskaia說：“成體干細(xì)胞取決于如何成為干細(xì)胞以及如何控制干細(xì)胞種群大小的指示。” “問題是，利基是否首先出現(xiàn)并將其他細(xì)胞轉(zhuǎn)移到干細(xì)胞上?或者反過來?干細(xì)胞可能首先出現(xiàn)在其他地方然后招募利基市場。”

Fuchs及其同事在小鼠毛囊(含有活性干細(xì)胞的區(qū)域)中研究了毛囊最初形成時(shí)發(fā)生的細(xì)胞分裂。的毛囊開始表現(xiàn)為稱為placode小芽，并發(fā)展成多層的組織，由不同的細(xì)胞類型。通過標(biāo)記基板內(nèi)的細(xì)胞并追蹤其后代，研究人員確定，從每個(gè)分區(qū)，一個(gè)子細(xì)胞保持放置，而另一個(gè)子細(xì)胞逃逸到不同的層。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，這個(gè)逃逸者成為干細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因?yàn)樗窃撓到y(tǒng)中檢測到干細(xì)胞的最早發(fā)展點(diǎn)，它表明在形成生態(tài)位之前可能存在干細(xì)胞。

飛巢成為干細(xì)胞

細(xì)胞如何成為它們注定的細(xì)胞類型 - 例如肝細(xì)胞或皮膚細(xì)胞 - 取決于許多因素，包括來自其他細(xì)胞的分子信號，這些信號有助于打開或關(guān)閉特定基因。Fuchs及其同事觀察到，最終位于不同位置的兩個(gè)子細(xì)胞之間的信號傳導(dǎo)活性不同，旨在表征信號如何幫助密封其最終細(xì)胞命運(yùn)。

他們發(fā)現(xiàn)逃逸細(xì)胞女兒移動的環(huán)境具有低水平的WNT信號傳導(dǎo)，已知其在胚胎發(fā)育中起作用。相比之下，WNT信號在其他女兒留下的環(huán)境中很高。WNT的水平影響細(xì)胞如何響應(yīng)另一種稱為SHH(Sonic Hedgehog)的信號 - 只有低WNT環(huán)境中的那些信號響應(yīng)SHH信號傳導(dǎo)，這指示細(xì)胞成為干細(xì)胞。

“這些細(xì)胞必須離開家，它們必須離開環(huán)境中的高WNT信號，才能成為干細(xì)胞，”Ouspenskaia說。“我們觀察到實(shí)際上來自具有高WNT信號傳導(dǎo)的細(xì)胞的SHH對于幫助細(xì)胞離開是必不可少的。因此，為了使這種逃逸細(xì)胞成為干細(xì)胞，它需要從其姐妹細(xì)胞接收SHH信號。回家告訴它'你是干細(xì)胞。'“研究人員認(rèn)為，WNT和SHH信號傳導(dǎo)之間的拮抗作用可能有助于控制胚胎發(fā)育期間產(chǎn)生的干細(xì)胞數(shù)量。

“這種新發(fā)現(xiàn)的信號串?dāng)_提供了對這兩種信號為何對皮膚癌產(chǎn)生如此深遠(yuǎn)影響的見解，其中癌組織繁殖干細(xì)胞的數(shù)量過多，”Fuchs說，他也是霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。“這項(xiàng)工作現(xiàn)在為未來研究腫瘤增殖和正常干細(xì)胞之間的迷人和臨床重要關(guān)系鋪平了道路。”