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百年果蝇干细胞控制分化成果震撼

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:要真正很好地利用干细胞,前提是我们对其特性及控制这些特性的分子机制了如指掌。比如,绝大多数体内的成体干细胞,无法在体外有效地加以培养和扩增,也不能在体外很好地调控其分化。现在就轮到主角登场了,这就是小小身材但“五脏俱全”的小飞虫果蝇。但是,体内的干细胞可以终身维持,比如造血干细胞通过持续不断的工作,可以让我们的血细胞每120天更换一次。“微环境”这一里程碑式的概念就此提出了。

百年果蝇干细胞控制分化成果震撼

要真正很好地利用干细胞,前提是我们对其特性及控制这些特性的分子机制了如指掌。只有这样,我们才能很好地驾驭它们,为人类健康服务。比如,绝大多数体内的成体干细胞,无法在体外有效地加以培养和扩增,也不能在体外很好地调控其分化。这是因为,我们对体内调控它们的分子机制缺乏了解。我们人类或其他哺乳动物体内的细胞,种类和数量实在太多了,结构太复杂了,参与调控的分子太多了。

那该怎么办呢?

现在就轮到主角登场了,这就是小小身材但“五脏俱全”的小飞虫果蝇。果蝇作为一种模式生物,拥有完整的生殖系统神经系统消化系统等。就像人们根据鸟儿的特性发明了飞机,根据鱼儿的特性发明了潜艇,我们可以根据小小果蝇体内干细胞的特性,来推断这种细胞在人类体内会有怎样的特性,如何被调控,它们的异常可能带来怎样的疾病等。

果蝇是研究干细胞的优秀模型(刘百川 图)(www.xing528.com)

目前,科学家们已经在果蝇的不同组织中发现了成体干细胞,比如生殖干细胞、肠道干细胞、胃干细胞、神经干细胞造血干细胞等组织特异的干细胞。不同组织中的干细胞功能及调控的机制虽然有些不同,但在干细胞多能性调控机制的策略上,均有类似的方面,为干细胞与疾病研究提供了参考,正所谓殊途同归。

我们知道,体内大多数细胞是有一定寿命的。它们完成了自己的使命之后便衰老、死亡,由干细胞所产生的新的充满活力的细胞取而代之。但是,体内的干细胞可以终身维持,比如造血干细胞通过持续不断的工作,可以让我们的血细胞每120天更换一次。我们的皮肤细胞至少每个月更新一次,这归功于长久存在于皮肤中的表皮干细胞。

那么这些干细胞是如何得到长久维持的呢?早期人们在研究哺乳动物的造血干细胞时,发现存在于骨髓中的造血干细胞如果移植到脾脏中,它们的功能将慢慢丧失。舍菲尔德(R.Schofield)于是在1978年提出,骨髓可能提供一个特殊的“微环境”(niche),而造血干细胞便存在于这个微环境中,从而得以长久维系。“微环境”这一里程碑式的概念就此提出了。然而是否果真如此呢?这时候,我们就要开始介绍果蝇的生殖系统和生殖干细胞了,因为科学家们就是通过对果蝇生殖干细胞的研究,率先证实了干细胞的“微环境”学说。

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