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干细胞标记的进展及其对生物学研究的意义

干细胞有助于组织和器官的发育,并负责其一生的功能和维持。它们存在于各种组织中,并分裂以繁殖自身或产生后代,该后代经历了有限的分裂并最终成为该组织的功能细胞。

干细胞库的耗尽或它们产生能够成熟为功能分化细胞的后代的能力的丧失目前被认为是许多伴随衰老的死亡的主要原因。

干细胞标记的进展及其对生物学研究的意义

干细胞标记的重要性

为了探索健康的组织复兴或受损的组织再生的前景,有必要揭示支持干细胞生命周期的细胞机制。这意味着追踪干细胞在活组织中的繁殖,追踪其后代的命运,并研究器官中的细胞分布。

传统实验涉及用修饰的核苷酸标记分裂细胞中的DNA。当将标签整合到其基因组中的细胞分裂时,其所有后代也将被标签化。但是,到目前为止,不可能同时使用两个以上的标签。

干细胞标记的进展

能够用不同的标记标记分裂中的细胞,可以对细胞过程进行更详细的研究。问题是以前不可能使用两个以上的标签。我们最近建立了一种同时标记三个或四个DNA标签的方法。使用三个或四个独立标签可以标记在不同时间点出生的几个细胞群,以观察经过不同成熟阶段的干细胞后代。

脉冲和累积标记的各种组合突出显示了正在分裂的干细胞之间的特定亚群。例如,给小鼠注射三个标签,依次显示出传送带在肠道中细胞分裂和迁移的模式。使用这项技术,我们能够分析成年大脑中神经干细胞分裂的模式和参数。

循环再进入的确定是细胞分裂动力学的关键参数,得出的结论是,海马中的神经干/祖细胞是具有连续神经发生作用的大脑区域,在退出细胞周期之前大约经历了四个细胞分裂。

可以将相同的方法用于生物体中各种其他分裂细胞的平行分析。我们期望标签和标记方案的各种组合将揭示干细胞分裂的新复杂特征,例如在正常和病理条件下,其细胞周期进入或退出的不同步骤或静态和增殖状态之间的交替。

干细胞标记的未来

鉴定细胞周期进入或退出或静止状态与增殖状态之间交替的分子机制,目前被认为是干细胞研究领域的关键方向。希望我们的技术将通过识别正在经历或最近经历从一种状态切换到另一种状态的干细胞来为这一方向做出贡献。

当与多种遗传追踪方法(例如Cre-Lox重组)结合使用时,我们的方法将揭示特定细胞谱系的增殖史,这不仅对成人干细胞研究而且对组织工程和发育生物学都至关重要。

Oleg Podgorny博士是莫斯科物理技术学院脑干细胞实验室的高级研究员,石溪大学Enikolopov实验室的博士后研究员,科尔兹夫发育生物学研究所RAS的再生问题实验室的高级研究员。

他获得了博士学位。他于2006年在Koltzov发展生物学研究所RAS任教。他于2012年加入Grigori Enikolopov教授的研究小组。他的研究重点是阐明神经干细胞分裂的模式并了解其在成年大脑中维持的机制。

关于格里哥里·恩尼科洛波夫

Grigori Enikolopov博士是斯托尼布鲁克大学发展遗传学中心教授,冷泉港实验室和莫斯科物理技术学院的兼职教授。

他获得了博士学位。在莫斯科分子生物学研究所。自1989年以来,他在冷泉港实验室工作,最近加入石溪大学。他的研究重点是成人大脑的干细胞,并控制干细胞的分裂,分化和维持的信号。

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