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信号分子对胚胎新血液干细胞的兴起

发布日期:2018-05-16

em Max Planck Institute最近发表的一项研究详细介绍了干扰素γ在胚胎发育早期阶段在血液干细胞发育过程中起着关键作用。 / em

在胚胎发育的早期阶段,具有确定任务的干细胞(包括造血干细胞)逐渐出现。来自马克斯普朗克巴特瑙海姆心肺研究所的科学家们现在已经发现了胚胎中的血液干细胞是如何出现的:干扰素γ是一种通常参与炎症过程的分子,在该细胞的发育中也起着关键作用类型在胚胎发育的早期阶段。将来,这些知识可以显着改善这种血液干细胞的实验室生产。

干细胞替代死细胞,从而维持人体器官的功能。它们对于再生受疾病损伤的器官也是必不可少的。造血干细胞是一种特殊情况:由于大多数血细胞的寿命相对较短,即使在健康的生物体内,血液干细胞也不得不持续产生替代细胞。

到目前为止,已知血液干细胞在血管细胞胚胎发育的早期阶段出现。然而,这一过程的分子机制在很大程度上是无法解释的。由马克斯普朗克心肺研究所的Didier Stainier领导的一个工作组现已发现干扰素γ--一种通常参与炎症和感染的信号分子,在胚胎血液干细胞形成中也起着关键作用。

在对斑马鱼进行的研究中,Bad Nauheim的科学家对转基因动物进行了基因改造,以使胚胎从特定时间点产生更多量的干扰素γ。该研究的第一作者Suphansa Sawamiphak说:“我们发现这种过度表达干扰素γ的动物会产生更多的血液干细胞。相反,在干扰素受体被关闭的胚胎中发现血液干细胞的数量显着减少。 “我们研究的另一个重要发现是,干扰素不会加速现有血细胞的细胞分裂,而是刺激血管细胞产生干细胞,”Sawamiphak说。

在进一步的实验中,研究人员能够建立干扰素γ对血液干细胞形成的影响和其他已知因素之间的联系。 “干扰素γ不是独立行动,而是信号链的一部分。我们的数据表明流动的血液与称为NOTCH信号通路的调控元件一致触发了干扰素的产生。这反过来又会刺激干细胞的生产,“Sawamiphak解释说。

最近阐明的机制给科学家们带来了惊喜:“在成人体内,干扰素γ具有相反的作用,因为它在感染或炎症反应过程中对血液干细胞有负面影响,”Didier Stainier说,在马克斯普朗克研究所。对这种明显的矛盾的一种解释可能是,在进化过程中,这种基本机制已经在成年人体内被招募出来用于不同的目的。

这项研究的结果对未来的干细胞研究可证明是有价值的:“迄今为止,血液干细胞已经通过精细的方法从胚胎干细胞或其他干细胞的实验室中产生,有时产量很低。我们的研究可以帮助优化目前的细胞分化程序,“Stainier说。目标是促进血液干细胞的获取并简化其生产。

出版物:Suphansa Sawamiphak等人,“Interferon Gamma Signaling Positively Regulates Hematopoietic Stem Cell Emergence,”Developmental Cell,第31卷,第5期,第640-653页,2014年12月8日; DOI:10.1016 / j.devcel.2014.11.007

来源:马克斯普朗克研究所

图片:MPI f。心肺研究/哈桑