監(jiān)測細胞命運

由ETH科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團隊一直在研究影響不同血細胞發(fā)育的因素。他們的研究表明某些分子機制與先前假設(shè)的不相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)有助于提高我們對白血病和貧血等疾病的認(rèn)識。在生物學(xué)術(shù)語中，細胞是生物體中最小的功能實體。人體包含大量細胞：在10到100萬億的范圍內(nèi)，取決于人的體重和體重。這些細胞中的大多數(shù)在體內(nèi)發(fā)揮特定功能，稱為分化細胞。另一方面，干細胞能夠連續(xù)分裂以產(chǎn)生更多干細胞和分化細胞，從而提供無窮無盡的分化細胞供應(yīng)。身體中的某些細胞壽命相對較短。例如，許多白細胞(白細胞)和血小板(血小板)在幾小時到幾天內(nèi)死亡，而紅細胞(紅細胞)在四個月內(nèi)存活。

干細胞再生

因此，骨髓中的干細胞每秒產(chǎn)生數(shù)百萬個新血細胞。這些干細胞是多能，這意味著它們可以產(chǎn)生各類不同功能的專用的血細胞：紅細胞，負責(zé)運輸氧，白細胞是人體的免疫防御系統(tǒng)的一部分，和血小板從而起到關(guān)鍵血液凝固中的作用。究竟干細胞如何發(fā)育成不同的細胞類型仍然只是部分了解。分化的過程 - 換句話說，決定產(chǎn)生哪種類型的細胞 - 取決于許多不同的外部和內(nèi)部因素。

位于巴塞爾的蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物系統(tǒng)科學(xué)與工程系教授Timm Schroeder及其同事正在研究在個體血細胞發(fā)育中起作用的因素。施羅德教授解釋說：“ 干細胞分化的調(diào)節(jié)在維持正常的血液形成過程中起著至關(guān)重要的作用”。“如果這個系統(tǒng)開始出現(xiàn)故障，它可能導(dǎo)致危及生命的疾病，如貧血和白血病。因此，我們需要更好地了解這一規(guī)定所涉及的分子機制。”

從分子水平觀察

細胞生物學(xué)家和他的團隊正在分析干細胞如何分化成不同類型的血細胞以及細胞核中的分子(轉(zhuǎn)錄因子)如何控制這一復(fù)雜過程。他們與Helmholtz Zentrum Munich(德國環(huán)境健康研究中心)合作，開發(fā)了一種用于觀察細胞的創(chuàng)新顯微技術(shù) - 這種技術(shù)僅在世界上很少的干細胞研究實驗室中發(fā)現(xiàn)。

兩種蛋白質(zhì)GATA1和PU.1一直是研究人員關(guān)注的焦點。Timm Schroeder解釋說，它們在血細胞分化中起著重要作用。“它們是能夠激活或禁用具有許多靶基因的綜合遺傳程序的轉(zhuǎn)錄因子。這使它們成為細胞命運的強大調(diào)節(jié)因子。”

潛力巨大

使用延時顯微鏡，研究人員可以觀察到活血液干細胞在分化時具有前所未有的精確度，同時還可以量化兩種蛋白質(zhì)GATA1和PU.1。“幾十年來人們一直認(rèn)為這兩種轉(zhuǎn)錄因子負責(zé)制定干細胞的譜系決定?，F(xiàn)在我們能夠證明情況并非如此，但其他機制必須對這些決定負責(zé)”，Schroeder教授解釋道。。研究現(xiàn)在需要專注于其他分子機制，以了解血液干細胞分化的極其復(fù)雜的過程。

諸如白血病的血液疾病是血液系統(tǒng)的嚴(yán)重疾病。為了提高我們對這些疾病的認(rèn)識并提出有效的治療方法，我們需要確切了解個體血細胞是如何產(chǎn)生的。這項研究的基石現(xiàn)已在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院奠定。

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