Cell子刊：小分子助力從干細胞中分離出分化細胞
日期：2013-04-24 09:06:50
多能干細胞能夠分化成為機體內所有的細胞類型，例如神經、肌肉或骨骼，然而不可避免地是其中一些干細胞不能夠進行分化，最終與它們新分化的子細胞混合在一起。
由于這些剩余的多能干細胞隨后可以形成非預期的細胞類型，如血液中的骨細胞，或是形成畸胎瘤，鑒別并將它們從分化的后代細胞中分離出來，對于確保干細胞治療的安全性至關重要。
現在，來自加州大學洛杉磯分校的科學家們發現了一種新藥物，或許可用于除去這些細胞。他們的研究在線發表在4月15日的《發育細胞》（Developmental Cell）雜志。
加州大學洛杉磯分校化學和生物化學教授Carla Koehler，以及病理學和兒科教授教授Michael Teitell共同領導了這一研究。
利用釀酒酵母作為模式系統開展研究，Koehler、Teitell和同事們發現一種稱作MitoBloCK-6的小分子，它抑制了細胞線粒體裝配。研究人員隨后在更為復雜的模式生物斑馬魚中對這一分子進行檢測，證實MitoBloCK-6阻斷了心臟發育。
然而，當科學家們將MitoBloCK-6導入到培養于實驗室中的分化細胞系中時，他們發現該分子根本沒有任何效應。加州大學洛杉磯分校博士后研究人員Deepa Dabir 在許多分化細胞系中對這一化合物進行了測試，但得到的結果都是相同的：細胞維持了健康狀態。
“我對這一結果感到困惑，因為我們認為這一信號通路對于所有細胞均至關重要，無論其是否處于分化狀態，”Koehler說。
隨后研究小組決定對人類多能干細胞測試MitoBloCK-6。博士后研究人員Kiyoko Setoguchi證實，MitoBloCK-6通過觸發細胞凋亡導致了多能干細胞死亡。
由于組織特異性子細胞在分化后不久變得耐受死亡，破壞多能干細胞導致留下的只是一群分化細胞。目前還不清楚為何會發生這種現象，但研究人員認為，這種能夠分離兩種細胞群的能力，有可能能夠減小畸胎瘤風險，和再生醫學治療策略中的其他問題。
Teitell 說：“我們發現在多能干細胞成為組織特異性的子細胞過程中，線粒體發生了變化，這有可能是樣品接觸MitoBloCK-6時，分化細胞能夠存活的關鍵。我們仍在調查線粒體中的這一過程，但現在我們知道了線粒體在控制多能干細胞存活中發揮重要的作用。”
MitoBloCK-6是一種“小分子”，因而能夠輕易地穿過細胞膜進入到線粒體。這一特性使得MitoBloCK-6或是具有相似特性的衍生化合物，理想上適合于作為一種藥物潛在應用，因為它能夠在許多細胞類型和物種中發揮作用，可以改變機體中線粒體的功能實現治療效應。
Koehler 說：“令人興奮的是，我們在單細胞模型釀酒酵母中開展研究，獲得了一種藥物，可將之用于研究和控制人類胚胎干細胞中的線粒體功能。這表明，線粒體功能在整個生物界中高度保守，并證實模式系統研究可提供關于人類干細胞生物學的認識。當我們開始展開這些實驗時，我們并沒有預計到我們將會調查和控制多能干細胞中線粒體的功能。”
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