研究人员在早期胚胎中瞥见难以捉摸的干细胞

哈佛医学院和波士顿儿童医院的干细胞研究人员首次在早期胚胎中描绘了一种高度难以捉摸的干细胞 - 一个如此短暂的细胞，使其在12小时内进入和退出。他们在6月1日的细胞干细胞杂志上描述了这种“多能多能”细胞。

在小鼠中，在卵和精子结合形成胚胎后4.75至5.25天出现平衡细胞，正好在胚胎停止漂浮并在子宫壁内植入时。

“人们很难捕捉到围着床期，因为它很难定义，”HMS的生物化学和分子药理学教授，波士顿儿童学会儿科教授Richard Gregory说。“这是一个非常动态的阶段。一切都在几个小时内发生，考虑到细胞特性发生变化的程度，这是非常了不起的。”

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干细胞领域已经做了彻底的工作，表征了胚胎植入前出现的细胞：胚胎干细胞。

这些标志性细胞在受孕后3.5至4.5天出现，即所谓的胚泡期。他们被认为处于“天真的多能状态”。放入一道菜，他们不断复制自己，通过化学和基因哄骗他们可以制作一只完整的老鼠。

同样充分表征的是在胚胎植入后一天后出现的“引发的多能”细胞。在受孕后5.5天出现，他们看起来很像他们天真的先行者，但他们的内部信号已经转向组织形成。

但直到现在，没有人知道中间发生的事情。所有胚胎模型都显示出差距。

由Gregory和第一作者，在HMS和波士顿儿童研究所的研究员Peng Du领导的研究小组跟踪了早期的小鼠胚胎细胞。

在每个阶段，他们对产生的RNA进行纯化和测序 - 指示基因被打开或表达的基因以及细胞正在制造的蛋白质。他们还研究了微小RNA，即可以同时调节多个基因的微小代码。

准备植入

一个基因ISY1的表达模式引起了他们的注意。

“ISY1在六个小时的窗口内突然上升，”杜说。

ISY1被发现是一个主要的监管机构。当它打开时，多个microRNA也打开了。反过来，这些将基因表达快速推向不同的模式，将胚胎从幼稚的阶段转移到平衡阶段。

杜和格雷戈里指出，microRNAs是非常快速和有效的调节因子，可以使某些基因沉默，同时允许其他基因断言。这使胚胎能够快速转变到新的阶段。

在平衡期期间表达改变的基因包括参与重组细胞外基质的那些基因 - 支持和分离细胞的外部支架和细胞代谢中涉及的基因。

“细胞信号可能会在植入准备中发生变化，”杜说。

当人工关闭ISY1基因或消除微小RNA时，细胞保持在幼稚状态。相反，Du可以通过打开ISY1将细胞推入平衡状态，并通过保持ISY1打开来将它们保持在那里。

多能多能性：这一切意味着什么

格雷戈里和杜认为他们的工作填补了我们对干细胞理解的空白，这可能有助于再生医学。

最常用于研究的细胞是诱导多能干细胞，其也可用于产生临床用的特定细胞。通常由通过遗传操作推动多能性的皮肤细胞制成，人类iPS细胞被认为代表“引发的”多能状态。

格雷戈里说：“人们正试图让这些细胞更加天真。”“也许，通过ISY1，我们可以获得更有效的分化或更好地繁殖它们的人类iPS细胞。可能我们不需要让细胞真正像天真一样 - 平衡状态可能已经足够好了。 “

在更实际的层面上，这些发现可能为不育症的研究提供信息，也许可以提供胚胎不能植入的早期妊娠失败的线索。

格雷戈里和杜也对癌症的潜在影响感兴趣。癌细胞需要植入组织才能转移，有证据表明癌细胞和干细胞共享许多相同的基因。

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