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Nature子刊:微环境决定干细胞的自我更新

发文日期:2016年07月23日文章作者:lxb编辑:lxb浏览量:

   干细胞既能分化成多种类型的细胞,又能通过自我更新生成新的干细胞。慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员发现,造血干细胞与周围组织细胞的相互交流,在造血干细胞的自我更新中起到了决定性的作用。

 

  血液是由骨髓里的造血干细胞(HSC)生成的。HSC与周围的组织细胞结合,形成了一个被称为巢(niche)的微环境。在机体健康的时候,这些HSC保持“待机”模式。但如果机体损失了大量血液,或者需要更多血细胞抵御病原体,整个血细胞生成系统就会从待机状态转变为启动状态。激活的干细胞生成各种新血细胞来弥补血液损失或者对抗病原体。与此同时,干细胞通过自我更新保持干细胞池的充盈。

  这一转变伴随着干细胞与周围组织细胞的复杂通讯,但人们在这方面还知之甚少。“我们希望鉴定对干细胞维持和功能有重要影响的组织细胞,以及能够影响微环境的HSC信号,”领导这项研究的RobertOostendorp教授介绍道。他和同事使用混合培养的组织和干细胞来研究它们之间的互作。

  研究人员将自己发现的互作调控因子与文献中的信号通路关联起来,并在此基础上建立了生物信息学模型。随后他们通过大量的细胞实验,对计算机生成的信号传导模式进行验证。“我们得到的结果非常有趣,整个系统以反馈回路的形式起作用,”Oostendorp指出。“在启动模式下,干细胞先影响组织细胞的行为,而后组织细胞再对干细胞起作用,触发其自我更新步骤。”

  研究显示,干细胞在启动模式下给组织细胞发送信号,使组织细胞释放结缔组织生长因子(CTGF)。CTGF在干细胞的自我更新中起到了不可或缺的作用。CTGF缺乏会促使干细胞衰老,导致干细胞池得不到补充。

  “我们的发现对于白血病治疗很有意义,”Oostendorp描述道。“白血病中的造血细胞始终处于启动状态,它们与组织细胞之间也存在上述互作。”但迄今为止,白血病治疗主要针对的还是干细胞。“我们的工作表明,将周围细胞整合到白血病疗法中可能会很有帮助,因为周围细胞对干细胞分裂的影响很大。”

 

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