研究揭示了在正常發(fā)育過程中改變其身份的色素細(xì)胞

弗吉尼亞大學(xué)和其他機構(gòu)的研究人員進行的一項新研究發(fā)現(xiàn)斑馬魚中的一種色素細(xì)胞可以在發(fā)育后轉(zhuǎn)化為另一種細(xì)胞類型。

普拉特 - 常春藤基金會UVA生物系形態(tài)發(fā)生杰出教授David Parichy說，他實驗室的研究人員注意到斑馬魚上的一些黑色素細(xì)胞變成灰色，最后變成白色。當(dāng)他們看得更近時，他們發(fā)現(xiàn)了基因表達和色素化學(xué)的巨大變化。

他說：“我們意識到這些細(xì)胞隱藏在一個秘密的視線中。” “斑馬魚已被研究了30多年 - 我們對它們了解很多 - 但這是第一次注意到這種轉(zhuǎn)變。這是一個非常令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。”

獨特的細(xì)胞群體釋放出色素黑色素，在個體魚的生命周期中顏色從黑色變?yōu)榘咨?。這些特殊細(xì)胞位于鰭的邊緣，它們似乎是其他斑馬魚的信號。

發(fā)達細(xì)胞直接分化成另一種細(xì)胞的能力非常罕見。通常這種變化需要實驗性干預(yù)，在細(xì)胞分化或轉(zhuǎn)化為其他東西之前，將細(xì)胞恢復(fù)到培養(yǎng)皿中的干細(xì)胞狀態(tài)。

最近在線發(fā)表在“ 美國國家科學(xué)院院刊”上的這一新發(fā)現(xiàn)表明，一些發(fā)達的細(xì)胞可能比普遍認(rèn)為的更容易改變。

干細(xì)胞發(fā)育成一種細(xì)胞或另一種細(xì)胞，然后那些分化的細(xì)胞通常保持這種狀態(tài) - 皮膚細(xì)胞停留在皮膚細(xì)胞，肌肉細(xì)胞保持肌肉，等等。但新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞，稱為黑色素細(xì)胞，與人類相似，最初含有黑色素，然后失去它，并在其位置形成白色色素。這些細(xì)胞阻斷了分子途徑，否則它們會使它們產(chǎn)生黑色素并開啟新外觀所需的新基因。

這種改變的能力使得細(xì)胞成為理解細(xì)胞如何分化的良好研究模型，以及如何使細(xì)胞即使在動物體內(nèi)也能分化成新的東西。

Parichy說，這一發(fā)現(xiàn)可能對再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生影響，研究人員可能希望利用已經(jīng)存在的細(xì)胞來制造各種細(xì)胞類型的替代組織。這種能力可用于治療中風(fēng)，脊髓損傷，心臟病發(fā)作或其他創(chuàng)傷后的患者。

“了解細(xì)胞如何能夠改變其分化狀態(tài)對于再生醫(yī)學(xué)至關(guān)重要，因此有一個物種自然而然地做到這一點的例子是非常有價值的，”他說。

研究人員已經(jīng)在使用干細(xì)胞來創(chuàng)造從肌肉到皮膚的各種細(xì)胞類型，但也許發(fā)達的細(xì)胞也可以發(fā)揮作用。Parichy希望他和其他研究人員從這些色素細(xì)胞的極不尋常的轉(zhuǎn)變中學(xué)到什么，這將提供對這一過程的更多理解，也許還有如何通過重新編程細(xì)胞來操縱它。

“如果我們能夠理解細(xì)胞如何從黑色變?yōu)榘咨?，這對于幫助我們更好地更好地理解細(xì)胞具有意義，”他說。

該研究還表明，斑馬魚能夠識別這些轉(zhuǎn)化細(xì)胞是否存在，這影響了它們的社會相互作用。細(xì)胞位于鰭尖處，在社交互動中展開，如“舉起旗幟”。因此，這些變成白色的黑色細(xì)胞可能會影響野外魚類的相關(guān)性，對獲取食物和配偶的后果以及避免食肉動物的影響。

值得注意的是，作者還在斑馬魚中發(fā)現(xiàn)了另外一組白細(xì)胞，以不同的方式制造，并且不同種類的魚具有不同的這些種群的互補物。Parichy指出，這項研究“通過解決從基因到細(xì)胞，從行為到進化的各個層面的問題，真正展示了你能學(xué)到多少東西。”

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