休眠幹細胞應急

休眠幹細胞應急
休眠幹細胞應急
Anonim

許多特殊細胞,如皮膚、腸黏膜或血液中的細胞,只有幾天的壽命。為了使這些組織發揮作用,穩定補充特化細胞是必不可少的。這是所謂的“成人”幹細胞也稱為組織幹細胞的任務。

幹細胞有兩個主要特徵:首先,它們能夠分化成構成各自組織的所有不同細胞類型--一種稱為多能性的特性。其次,它們需要自我更新,以便能夠在整個生命過程中提供新的特化組織細胞。這些過程最好在小鼠骨髓中進行研究。

到目前為止,科學家們一直認為成體幹細胞的分裂率很低。根據理論,它們因此保護其 DNA 免受突變,尤其是在細胞分裂過程中發生的突變,並可能導致轉化為腫瘤幹細胞。然而,在生物體的整個生命週期中,造血幹細胞的實際分裂次數仍然未知。

教授安德烈亞斯·特朗普博士和安妮·威爾遜博士現在在小鼠骨髓中發現了一組幾乎終生處於休眠狀態的干細胞。 Trumpp 自 2008 年夏季以來一直擔任 DKFZ 細胞生物學部門的負責人,他在瑞士洛桑聯邦理工學院與位於同一城市的路德維希癌症研究所的同事一起進行了這些研究。

科學家們標記了所有小鼠血細胞的遺傳物質,隨後研究了這個標籤保留了多長時間。每次分裂時,遺傳物質都會分配給子細胞,因此標記會被稀釋。在這些研究中,研究人員發現了休眠的干細胞,它們在小鼠的一生中只分裂了大約五次。換算成人類,這相當於 18 年內只有一次細胞分裂。大多數時候,這些僅佔整個乾細胞群約 15% 的細胞處於一種新陳代謝非常低的休眠狀態。相比之下,較大組的干細胞,即“活躍”幹細胞,大約每月持續分裂一次。

但是,在骨髓損傷或信使物質G-CSF釋放等緊急情況下,休眠的細胞群會甦醒。一旦被喚醒,它就會顯示出在幹細胞中觀察到的最高自我更新潛力。如果移植到受輻射的小鼠體內,這些細胞將取代被破壞的骨髓並恢復整個造血系統。從移植的動物身上分離出新的休眠幹細胞是可能的,這些細胞能夠再次替代骨髓--這可以連續多次進行。而“活性”幹細胞的情況則不同,骨髓置換只能成功進行一次。

“我們認為,睡眠幹細胞在健康有機體中幾乎沒有任何作用,”特朗普解釋道。 “身體將其最強大的干細胞作為緊急情況的秘密儲備,並將它們隱藏在骨髓的洞穴中,也稱為壁龕。如果骨髓受損,它們會立即開始每天分裂,因為很快就需要新的血細胞。 "一旦原始細胞計數恢復並且骨髓得到修復,這些幹細胞就會重新進入深度睡眠。然而,更大的“活躍”幹細胞群體在正常健康狀態下保持血細胞的生理平衡。

Andreas Trumpp 預計這些結果可能會為我們對癌症幹細胞的理解提供寶貴的推動力:“癌症幹細胞也可能大部分時間都處於休眠狀態--我們認為這是原因之一為什麼它們對多種靶向快速生長細胞的化學療法具有抗藥性。如果我們能夠在患者接受治療之前喚醒這些沉睡者,也許還可以首次消除癌症幹細胞,從而通過破壞供應基礎來更有效地治療疾病。”

在第二篇文章中,Trump 團隊的 Elisa Laurenti 博士表明,這兩個癌症基因 c-Myc 和 N-Myc 在幹細胞的功能中發揮著至關重要的作用。這兩個基因為所謂的轉錄因子提供了藍圖,轉錄因子反過來又調節其他基因的活性,並且特別是在癌細胞中過度活躍。如果在小鼠中同時關閉 c-Myc 和 N-Myc,動物很快就會出現血細胞普遍缺乏並很快死亡。

這兩個基因不僅負責幾乎所有血細胞的存活,而且還共同控制干細胞的兩個主要特徵--自我更新能力和產生分化血細胞的潛力。這一結果不僅與我們對乾細胞的理解有關,而且還解釋了過度活躍的 Myc 基因可能造成的損害。 Trumpp 解釋說:“在腫瘤中,c-Myc 和 N-Myc 可能也負責癌症幹細胞的自我更新,從而導致不受控制的生長。”

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