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在大多数动物孕育之初,细胞便立即接受到使命开始分化成头部、尾部或者重要的器官。然而,包括人类在内的哺乳动物却是独特的。哺乳动物的胚胎细胞开始做出第一个非同寻常的选择——分化成具有保护作用的胎盘或者致力于形成胎儿。
密歇根州立大学(Michigan State University)的研究——作为至关重要的第一步——揭示了关键性的发现。该研究结果被发布在最新一期的《国家公共图书馆遗传学》(PLOS Genetics)上,对“干细胞的起源”这一问题提供了新的见解,并促进了再生医学的发展。由于这些事件都发生在人类怀孕初期的4~5天内,所以这一阶段也是流产最高发的时期,该课题对生殖领域的研究也具有非常重要的启示。
多功能干细胞可以分化成人体任何一种细胞,并且有两种生成途径。一种途径是科学家们可以通过改编发育成熟的成人细胞获得多功能干细胞;另一种途径是由已孕哺乳动物窗口期内(最初至关重要的的四天)的胚胎获得。这项研究的主要作者——密歇根州立大学生物化学和分子生物学的助理教授Amy Ralston讲到:实际上,哺乳动物的这个时间窗是极其特殊的。
“胚胎生成多功能干细胞这一程序可以达到百分之百地效率,”她讲到,“而重组细胞、操纵自身细胞使之成为干细胞这一程序却只有百分之一的效率。”
领先于其他传统意义上的基因,Sox2——一种来自小鼠胚胎的基因——在干细胞形成过程中扮演了至关重要的角色。简而言之,该基因决定了哺乳动物干细胞的来源。目前,研究者们正在试图去解释Sox2发挥首要作用的原因。
“现在我们了解到Sox2是多功能细胞的第一项指标,”Ralston说,“实际上,Sox2可能是多功能基因的前基因。分析表明,Sox2可以比预测更早在胚胎的一两个细胞中被检测到,并早于其他已知的干细胞基因。”
Sox2具有比预测更为广泛的影响是该研究的第二个发现。该基因可能帮助协调形成胎儿的细胞和其他的构建怀孕、营养胎儿的细胞。
接下来的研究将会专注于精确地探索Sox2扮演如此重要角色的原因。他们的团队有很强的洞察力,但是他们试图向更深层发展,Ralston讲到。
“重组基因是惊人的,但却效率低下,”她讲到。“我们已从胚胎中学到如何提高效率,一种更高效地产生干细胞的方法,并有朝一日为临床所用。”