干細胞分化調控研究獲進展

         近日來自美國喬治亞大學的一項新研究首次繪制出了一幅藍圖，揭示了干細胞是如何連接到一起對不斷受到的外部信號分子做出響應的。這一研究發現使多年來自世界各地實驗室相互矛盾的實驗結果趨于一致，并使科學家們獲得了精確調控干細胞發育或分化為特異細胞類型的能力。       
         文章的主要作者是喬治亞研究協會著名分子生物學學者、喬治亞大學富蘭克林藝術與科學學院教授Stephen Dalton 。Dalton 表示：“我們可以利用該研究中的信息作為指南書來調控干細胞的行為，這樣就能夠將這些干細胞以更有效和更加可控的方式分化為治療細胞類型。”
        舉個過去的例子，某些信號分子單獨作用就可激起一連串調控細胞命運的事件。從另一方面，Dalton的研究揭示了幾種分子之間復雜的相互作用調控了一種重要的“開關”，決定了干細胞是維持自我更新狀態或是分化為某種特殊的細胞類型，例如心臟、大腦或胰腺細胞等。
        美國國家衛生研究院國立普通醫學科學研究所干細胞生物學基金監管人Marion Zatz說：“干細胞研究中面臨的最大挑戰之一就是如何調控干細胞轉變為一種特異的細胞類型，這項工作涉及到了這一點。在這篇文章中，Dalton博士將 幾道謎題拼合到了一起，為了解多重信號通路如何協同作用操縱干細胞分化為特異的細胞類型提供了一個模型。這一研究不僅加深了對于胚胎發育的基礎了解，還將 推動再生醫學中干細胞的應用。”
        過去在干細胞分化研究中，科學家們對于一種稱為Wnt的信號分子的作用持各種相反的觀點。有一半發表的研究結果認為Wnt的作用是關閉分子開關，使干細胞維持在未分化狀態。而另外一半的研究則提出了相反的結論。
        那么相同的Wnt分子是否有可能導致雙重結果？事實證明，答案確實是如此。Dalton發現少量的Wnt信號可使按細胞維持在多能狀態，而大量的Wnt信號則起相反作用，促進細胞分化。
        然而Wnt并非單獨發揮功能。其他一些分子，諸如胰島素樣生長因子（IGF），成纖維生長因子（FGF2）和Activin A都能在其中發揮作用。這些信號分子相互放大彼此，使得在一種情況下放大2倍的信號，在另一種情況下被放大到10倍，從而使得情況變得更為的復雜。同時， 信號進入的時機也會產生影響。
        Dalton 說：“讓我們感到驚訝事情之一是所有這些信號均相互溝通。你不可能在調控IGF信號通路時不影響FGF2信號通路，你也不可能在調控FGF2信號通路不影響Wnt。它就像紙牌搭的房子，所有的一切完全是相互關聯的。”
        Dalton和他的研究小組通過五年的艱辛努力，構建了一些關于這些信號分子如何發揮功能的假說，并對它們進行了驗證。在面臨著意料之外的結果時，他們不斷重建假說，重復驗證。持續這一過程直至解決了整個系統。
        他們的研究發現使科學家們更深入地了解了干細胞分化第一步，Dalton相信相同的方法還可用于理解隨胚胎內細胞分裂形成越來越特化的細胞類型，后續的發育步驟。