導(dǎo)讀：美國(guó)耶魯大學(xué)科學(xué)家5日宣布，他們新完成的研究詳細(xì)地揭示了人體胚胎干細(xì)胞中的3種基因是如何控制人體發(fā)育的，該成果有望幫助人們深入了解如何培育這些細(xì)胞用于疾病治療。
研究人員在新出版的《細(xì)胞·干細(xì)胞》雜志上發(fā)表文章稱，人體胚胎干細(xì)胞對(duì)人體的作用不同于實(shí)驗(yàn)鼠胚胎干細(xì)胞對(duì)鼠體的作用，這凸顯了利用人體胚胎干細(xì)胞開(kāi)展研究工作的重要性。文章資深作者、耶魯大學(xué)干細(xì)胞中心遺傳學(xué)助理教授娜塔莉亞·伊萬(wàn)諾娃說(shuō)，從實(shí)驗(yàn)鼠的情況難以推斷出胚胎干細(xì)胞在人體中的作用，人類的身體以不同的方式組織自己。
胚胎干細(xì)胞在受精后不久便形成，由于每個(gè)干細(xì)胞能轉(zhuǎn)變成身體中的任何種類的細(xì)胞，因此它們十分*。隨著人體發(fā)育，細(xì)胞開(kāi)始定性發(fā)展，失去了變成其他細(xì)胞類型的能力，當(dāng)然，某些新干細(xì)胞的再生除外?？茖W(xué)家希望能夠了解干細(xì)胞自我再生和分化的過(guò)程，以便治療那些與細(xì)胞受損相關(guān)的疾病，如帕金森病、脊椎受傷、心臟病和阿爾茨海默癥。
科學(xué)家通過(guò)研究確認(rèn)的3種控制胚胎早期發(fā)育的基因分別是Nanog、Oct 4和Sox 2，它們是維持干細(xì)胞自我再生和防止其過(guò)早分化成非正常細(xì)胞的關(guān)鍵。由于目前使用人體胚胎干細(xì)胞受到政府規(guī)定的限制，因而許多有關(guān)胚胎干細(xì)胞如何工作的研究只能在實(shí)驗(yàn)鼠身上進(jìn)行。
新的研究顯示，從根本上講，人類胚胎干細(xì)胞在人體中作用不同于實(shí)驗(yàn)鼠干細(xì)胞在鼠體上的作用。例如，在人體內(nèi)，Nanog基因與Oct 4基因成對(duì)后控制名為外胚層神經(jīng)細(xì)胞的分化，該細(xì)胞世系（lineage）能導(dǎo)致神經(jīng)元和其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的產(chǎn)生。與之相反，Sox 2細(xì)胞與其他基因合作，在外胚層、中胚層和內(nèi)胚層所有早期細(xì)胞世系的控制和新干細(xì)胞的產(chǎn)生中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。干細(xì)胞自我再生涉及多個(gè)類型的癌癥。
伊萬(wàn)諾娃強(qiáng)調(diào)，許多其他的基因一定參與了人體早期發(fā)育變化的控制，她的實(shí)驗(yàn)室正在試圖尋求該問(wèn)題的答案。
Distinct Lineage Specification Roles for NANOG, OCT4, and SOX2 in Human Embryonic Stem Cells
Zheng Wang, Efrat Oron, Brynna Nelson, Spiro Razis, Natalia Ivanova
Nanog, Oct4, and Sox2 are the core regulators of mouse (m)ESC pluripotency. Although their basic importance in human (h)ESCs has been demonstrated, the mechanistic functions are not well defined. Here, we identify general and cell-line-specific requirements for NANOG, OCT4, and SOX2 in hESCs. We show that OCT4 regulates, and interacts with, the BMP4 pathway to specify four developmental fates. High levels of OCT4 enable self-renewal in the absence of BMP4 but specify mesendoderm in the presence of BMP4. Low levels of OCT4 induce embryonic ectoderm differentiation in the absence of BMP4 but specify extraembryonic lineages in the presence of BMP4. NANOG represses embryonic ectoderm differentiation but has little effect on other lineages, whereas SOX2 and SOX3 are redundant and repress mesendoderm differentiation. Thus, instead of being panrepressors of differentiation, each factor controls specific cell fates. Our study revises the view of how self-renewal is orchestrated in hESCs.
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