突破了解干細胞如何變得專業(yè)化

Sanford Burnham Prebys醫(yī)學發(fā)現(xiàn)研究所(SBP)的科學家在理解生物體細胞如何變得如此多樣化方面取得了重大進展。今天發(fā)表在Molecular Cell上的一項研究表明，一種名為OCT4的蛋白質(zhì)可以縮小干細胞可以變成細胞類型的范圍。這些發(fā)現(xiàn)可能會影響生產(chǎn)特定類型細胞的努力，以用于治療廣泛疾病的未來療法，以及幫助了解哪些細胞受影響細胞特化的藥物的影響。

“我們發(fā)現(xiàn)干細胞特異性蛋白質(zhì)OCT4 可以激活某些基因，這些基因在被激活后會導致細胞分化或變得更加專業(yè)化，”Laszlo Nagy博士說，他是基因組控制系統(tǒng)的教授和主任。代謝計劃和該研究的高級作者。“這種啟動可以定制干細胞對誘導分化的信號的反應，并使基礎遺傳過程更有效。”

差異化很重要

作為一個有機體 - 如人類 - 從最簡單，最早的形式發(fā)展到成熟，它的細胞從高度靈活的狀態(tài)干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)成其組織的更專業(yè)的類型。許多實驗室正試圖概括這一過程，以產(chǎn)生特定類型的細胞，這些細胞可以移植到患者體內(nèi)治療疾病。例如，胰腺β細胞可以治療糖尿病，產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元可以治療帕金森病。

OCT4做了什么

OCT4是一種轉(zhuǎn)錄因子 - 一種調(diào)節(jié)基因活性的蛋白質(zhì) - 可以維持干細胞產(chǎn)生體內(nèi)任何組織的能力。OCT4的工作原理是坐在DNA上并招募有助于啟動或抑制特定基因讀數(shù)的因子。

新的研究表明，在某些基因上，OCT4還與由外部信號激活的轉(zhuǎn)錄因子(如維甲酸(維生素A)受體(RAR)和β-catenin)合作，以打開它們各自的基因。維生素A將干細胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元前體，并且Wnt對β-連環(huán)蛋白的激活可以支持多能性或促進非神經(jīng)分化，這取決于存在的其他信號。招募這些因子'素數(shù)'是信號響應因子可以激活的基因的子集。

大局

“我們的發(fā)現(xiàn)提出了相同分化信號如何在不同類型的細胞中誘導不同轉(zhuǎn)變的一般原則，”Nagy補充說。“在干細胞中，OCT4將RAR募集到神經(jīng)元基因，在骨髓細胞中，另一種轉(zhuǎn)錄因子會將RAR募集到粒細胞計劃的基因中。哪些因素決定了骨髓細胞和其他細胞類型中分化信號的影響-還有待確定。“

下一步

“從某種意義上說，我們已經(jīng)找到了將輸入信號如維生素A和Wnt連接到輸出細胞類型的干細胞代碼，”納吉說。“現(xiàn)在我們計劃探索其他轉(zhuǎn)錄因子是否與OCT4相似 - 即在更成熟的細胞類型中找到代碼。“如果其他因素也具有這種雙重功能 - 既維持當前狀態(tài)又引發(fā)某些基因?qū)ν獠啃盘柕姆磻?- 這將回答發(fā)育生物學中的一個關鍵問題并推進干細胞研究領域。”

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