研究人員揭示了干細(xì)胞如何做出決定
胚胎干細(xì)胞具有顯著的發(fā)育成任何類型細(xì)胞的能力。在成為例如肝臟或心臟細(xì)胞的途中,他們必須在不同的發(fā)育路徑之間反復(fù)決定。他們?nèi)绾巫龀鲞@些決定在很大程度上未知一個(gè)國(guó)際生物物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)以前所未有的細(xì)節(jié)繪制了決策過程,在他們下定決心時(shí)觀察細(xì)胞。10月23日在Nature Communications上發(fā)表。
胚胎干細(xì)胞具有巨大的醫(yī)學(xué)應(yīng)用潛力,如病變組織的修復(fù)或個(gè)性化的藥物篩選。這些應(yīng)用需要將干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為精確定義的成熟細(xì)胞類型,這仍然具有挑戰(zhàn)性。通常,干細(xì)胞群將生長(zhǎng)成不同種類的細(xì)胞,這阻礙了生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。例如,測(cè)試肝毒性的測(cè)定不應(yīng)含有腎細(xì)胞。為了更好地理解和控制成熟過程,來自萊頓,烏得勒支和波士頓的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)繪制了從干細(xì)胞到成熟細(xì)胞類型的路徑,一次一個(gè)細(xì)胞。
RNA測(cè)序
萊頓物理學(xué)家Stefan Semrau及其同事對(duì)胚胎干細(xì)胞采用了革命性的新方法:?jiǎn)渭?xì)胞RNA測(cè)序。該技術(shù)具有測(cè)量單個(gè)細(xì)胞中所有RNA分子的豐度和序列的能力。RNA分子的組成是某種細(xì)胞類型的特征 - 遺傳名片。在特定細(xì)胞類型中重要的基因?qū)⒂稍S多RNA分子代表,而其他基因不活躍。
使用RNA測(cè)序,團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜的動(dòng)態(tài)模式。當(dāng)他們用視黃酸(一種重要的信號(hào)分子)處理干細(xì)胞時(shí),所有干細(xì)胞最初都以類似的方式反應(yīng)。然而,24小時(shí)后,細(xì)胞群分成兩組,持續(xù)到4天實(shí)驗(yàn)結(jié)束。換句話說,干細(xì)胞決定兩種替代細(xì)胞類型。該實(shí)驗(yàn)揭示了這一過程中涉及哪些蛋白質(zhì),這將有助于理解分子水平的細(xì)胞決策。
新的測(cè)序研究也是了解胚胎發(fā)育的重要一步。這是因?yàn)槌跏纪|(zhì)群體的分裂是我們體內(nèi)所有細(xì)胞類型都是由一個(gè)受精卵產(chǎn)生的基本過程。
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