Nature子刊解析干細(xì)胞的多能性機(jī)制
日期：2012-07-19 08:07:39
來自耶路撒冷希伯來大學(xué)的科學(xué)家們在一項(xiàng)新研究中解析了胚胎干細(xì)胞的多能性，即它們可以無限自我更新，并分化為人體內(nèi)所有成熟細(xì)胞類型的能力。解析這一問題是現(xiàn)代生物學(xué)的一個(gè)重大挑戰(zhàn)，有可能加速實(shí)現(xiàn)胚胎干細(xì)胞在細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。如果科學(xué)家們能夠復(fù)制實(shí)現(xiàn)多能性的機(jī)制，他們就可能在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建出能夠植入人體的細(xì)胞，用于治療以細(xì)胞死亡為特征的疾病，例如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥和其他退行性疾病等。
為了闡明這些過程，希伯來大學(xué)Alexander Silberman生命科學(xué)研究所遺傳學(xué)系Eran Meshorer實(shí)驗(yàn)室的研究人員結(jié)合分子、顯微及基因組方法，側(cè)重研究了胚胎干細(xì)胞特異性的表觀遺傳學(xué)信號(hào)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。
表觀遺傳學(xué)機(jī)制的分子基礎(chǔ)是染色質(zhì)，它由細(xì)胞中的DNA和結(jié)構(gòu)性以及調(diào)控性的蛋白質(zhì)構(gòu)成。在博士生Shai Melcer完成的創(chuàng)新性研究中檢測了支持胚胎干細(xì)胞中一種“開放”染色質(zhì)構(gòu)象的機(jī)制。研究人員發(fā)現(xiàn)在胚胎干細(xì)胞中染色質(zhì)并不是很凝聚，使得它們具有靈活地或“功能可塑性”轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏渭?xì)胞類型。
一種獨(dú)特的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白化學(xué)修飾模式（可稱作組蛋白乙酰化和甲基化）使得胚胎干細(xì)胞中的染色質(zhì)構(gòu)象更松散。在早期分化過程中，這種模式改變促使染色質(zhì)變得緊密。
然而有趣的是，作者們發(fā)現(xiàn)一種核纖層蛋白lamin A也是這個(gè)秘密的一部分。在所有分化的細(xì)胞類型中，lamin A結(jié)合到了染色質(zhì)的緊密區(qū)域，將它們錨定到細(xì)胞的核被膜。胚胎干細(xì)胞缺失Lamin A，這有可能實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞核中更自由、更動(dòng)態(tài)的染色質(zhì)狀態(tài)。作者們認(rèn)為染色質(zhì)可塑性就等同于功能可塑性，因?yàn)樵谒谢罴?xì)胞中染色質(zhì)均是由包括所有基因和所有蛋白質(zhì)密碼的DNA構(gòu)成。了解這一調(diào)控染色質(zhì)功能的機(jī)制將有助于未來實(shí)現(xiàn)對胚胎干細(xì)胞的智能操控。
Meshorer. 博士說：“如果我們能應(yīng)用這一對于賦予胚胎干細(xì)胞可塑性機(jī)制的新認(rèn)識(shí)，那么我們就可以增進(jìn)或減少DNA結(jié)合蛋白質(zhì)的動(dòng)力學(xué)。由此提高或降低細(xì)胞的分化潛能。這有可能加速實(shí)現(xiàn)胚胎干細(xì)胞在細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。通過實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建可植入人體的細(xì)胞，將其應(yīng)用于治療各種以細(xì)胞死亡為特征的疾病。”
