來自西班牙馬德里的國立心血管病研究中心(CNIC)的研究人員發現,在哺乳動物發育的早期階段,胚胎細胞發動了一場生存之戰。通過這場戰斗,不太活躍的細胞會被較強的姊妹細胞所淘汰。這項研究工作在線發表在7月10日的《自然》(Nature)雜志上。
這一稱之為細胞競爭(cell competition)的現象發生于確定的時間窗,小鼠則是在發育的第3-7天。該研究的領導者、CNIC心血管發育和修復系主任Miguel Torres博士說,在這段時期內所有的胚胎細胞彼此競爭。
“借助于細胞競爭,理論上發育生物體選擇出了更有能力的細胞,支持個體整個生命過程的重要功能,由此使自身達到最佳狀態,”Claveria博士說。根據作者們所說,這對于像人類一樣的長壽生物體尤其具有重要意義,因為它們的組織必須終生維持功能。
Miguel Torres博士解釋說,當細胞競爭被阻止之時,通常會戰敗的細胞現在可以促使生成新生物體。“但我們認為,相比于在正常情況下形成的生物體,這種生物體的能力可能要差一些。在某種意義上說,它的能力是不足的。這將是未來幾年里我們饒有興趣解答的一個問題。”
事實上,研究人員已能夠提前確定哪些細胞會贏得這場戰役:那些Myc蛋白水平較高的細胞。Myc是細胞代謝能力的一個重要調控因子。利用他們開發的一種新技術來生成遺傳嵌合體(mosaic),研究人員還能夠通過操縱細胞內的Myc蛋白水平,從而改變戰斗的結局。
Claveria和Torres認為,研究表明了早期胚胎是由Myc水平存在極大差異的細胞組成的嵌合體。了解到那些死了的細胞也是有活力的細胞,非常重要。“它們被清除,只是因為胚胎有更加適合的細胞能夠替代它們,因此這是一種優化機制,而非修復機制。”
這項研究工作一個有趣的方面在于,研究人員發現這場戰斗并沒有浪費細胞資源;戰勝細胞會吞噬和消化戰敗的瀕死細胞,回收并利用所有的營養物質,讓胚胎受益。這項研究為近40年前西班牙科學家Ginés Morata和Pedro Ripoll提出的一些問題提供了答案。1975年,Morata和Ripoll在果蠅中發現了細胞競爭。在那時候,研究人員通過實驗操作描述了果蠅的翅膀中的這一現象。自那以后,一直有人提出細胞競爭與包括腫瘤進展及組織再生在內的多種過程相關;然而直到這項新研究中,科學家們才描述了它的自然功能。
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