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Cell封面文章:生命之初的秘密

来源/作者:genelibs   发表时间:2016-04-02 14:04:43  
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剑桥大学和EMBL-EBI的研究人员发现,个体发育在受孕第二天胚胎只有四个细胞的时候就开始成形了。虽然这些胚胎细胞看起来一模一样,但它们其实已经表现出微妙的差异。这项研究发表在三月二十四日的Cell杂志上。

精子和卵子受精之后,受精卵分裂生成全能性干细胞。这种干细胞能够分化为全身和胎盘的任何细胞。不过在随后的细胞分裂中,胚胎细胞很快丧失了这种可塑性,成为了多能性细胞。多能性细胞的发育能力受到限制,不再能生成胎盘细胞。

研究人员通过测序发现,早在四细胞的胚胎阶段,这些细胞就已经各不相同了。他们建立了胚胎发育的小鼠模型,用最新测序技术检测单细胞水平上的基因活性。研究显示,四个胚胎细胞之间一些基因活性存在着明显差异,而Sox2基因差异最大。该基因是多能性网络的一部分,当Sox2活性减弱的时候,引导细胞发展为胎盘的主调控子活性增加。

“我们想知道,未来发育的重要决定是何时定下的,”剑桥大学的Magdalena Zernicka-Goetz教授说。“我们现在知道,早在受精两天后的四细胞期,胚胎细胞就已经走上了特定的方向。”研究人员还指出,强大的测序工具可以帮助人们加深对发育机制的了解,揭示早期胚胎细胞的发展方向。

2006年,山中伸弥教授通过iPS技术率先将已分化细胞重编程为多能细胞,他也因此获得了2012年的诺贝尔生理/医学奖。现在从成体细胞获得多能细胞的技术已经相当成熟了,但人们一直未能诱导细胞达到全能状态。法国INSERM和德国马普所的研究团队日前获得了重大突破,成功诱导出了全能细胞。这一成果发表在八月三日的Nature Structural & Molecular Biology杂志上。

Whitehead研究所的科学家们发现,干细胞在分裂的时候能够区分衰老和年轻的线粒体,并将它们不对称的分配给子细胞。继续保持“干”性的子细胞主要分到年轻的线粒体,而分化的子细胞主要分到衰老的线粒体。这项发表在Science杂志上的研究指出,细胞内容物的不对称分配可能是干细胞防止损伤累积的一种机制。

在过去十年里,多能干细胞成为了多个领域的实用工具,帮助人们探索发育生物学、研究疾病病理和开发细胞疗法。不论你用干细胞做什么研究,都离不开低温保存。冷冻可以保存珍贵的干细胞资源,不过冷冻干细胞可不像冷冻已分化细胞那么简单。我们不能简单沿用普通细胞的冷冻试剂和方案。

 

推荐原文:Heterogeneity in Oct4 and Sox2 Targets Biases Cell Fate in Four-Cell Mouse Embryos. Cell; 24 March 2016. DOI: 10.1016/j.cell.2016.01.047

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