许多生物具有非凡的能力，使它们与其他物种区别开来。猎豹每小时最多可行驶60英里; 蚂蚁可以举起100倍的体重; 扁虫可以再生截肢的身体部位。科学家花费数十年时间研究推动这些卓越成就的机制，希望他们发现的任何秘密都可能导致人类生物学的新观点以及增强健康和改善疾病的新方法。

现在，Stowers研究所的研究人员已经确定了一种关键分子，它可以指导扁平扁虫中的干细胞复制自己。这种名为EGFR-3的分子是一系列信号的一部分，这些信号似乎可以控制这些细胞在近乎致命的辐射水平下分裂和分化的方式。

这项发现于2016年8月11日在线发育细胞期刊上发表，对于推进再生医学和开发更有效的癌症疗法具有重要意义。

“这种信号级联反应中的所有基因都是保守的，从平面直至人类。在我们自己的细胞内也可能发生类似的过程，我们只是不知道它，”AlejandroSánchezAlvarado博士说。斯托尔斯研究所的研究员和霍华德休斯医学研究所的研究员，该研究的高级作者。“事实上，任何扰乱我们身体的东西 - 衰老，伤害，甚至是辛辣的一餐 - 都会影响我们的干细胞功能。如果我们更好地理解了涡虫如何调节干细胞的种群动态，它可能提供一个解决我们自己的问题的线索。病症“。

涡虫因其再生特性而享誉全球。在中间分开一个，两个相同的生物将出现在它的位置。切割原始动物大小的1/279的片段，它将再生完整的动物。这种能力起源于一组特殊的成体干细胞，称为成神经细胞，遍布这些淡水蠕虫的体内。几年前，研究人员通过对这些弹性生物施加近致命剂量的辐射来测试这些弹性生物的极限。他们发现即使只剩下一个成纤维细胞，也足以补充整个涡虫干细胞群。

在这项研究中，SánchezAlvarado想要确定形成这些戏剧性人口动态的确切信号。他实验室的博士后科学家Kai Lei博士决定追踪通常的嫌疑人 - 即EGF，FGF，胰岛素，VEGF，TGF-β，Wnt /β-catenin，Hedgehog和Notch信号通路。 - 与干细胞有关，因此可能在这个过程中发挥作用。首先，Lei及其同事使用一种称为RNA干扰的先进分子技术来沉默可疑信号通路中的不同基因。接下来，他给他们施加了一剂辐射，这种辐射可以杀死大部分但不是全部的常驻新生细胞。然后，他等着看每个沉默的基因是如何影响新生细胞恢复，重新繁殖和恢复受照射动物的生存的能力的。

研究人员发现egfr-3基因是成神经细胞再增殖所必需的。该基因编码一种蛋白质，该蛋白质位于细胞表面并结合另一种蛋白质 - 称为表皮生长因子 - 已知可刺激其他细胞类型的生长，增殖和分化。当他们通过使用荧光染色来照亮新生细胞上的EGFR-3蛋白来证实他们的发现时，他们偶然发现了一些好奇的东西。正如研究人员所预料的那样，蛋白质位于细胞顶部，但不是随机分布在整个表面上，而是在一侧聚集在一起，就像一头不规则的头发。

EGFR-3的不均匀分布表明该蛋白可能参与称为不对称细胞分裂的现象，其与对称细胞分裂一起构成了细胞自我复制的两种方式。在不对称细胞分裂中，母细胞分为两个具有不同命运的子细胞 - 一个可能是成神经细胞，另一个是肌细胞或感光细胞。在对称细胞分裂中，母细胞分成两个共享所有相同属性的子细胞。

“尽管长期以来人们一直认为不对称细胞分裂存在于涡虫中，但我们的研究提供了其存在的第一个直接分子证据，”雷说。他表明，当EGFR-3功能正常时，照射的新生细胞在一半时间内被不对称细胞分裂，另一半时间由对称细胞分裂。但当他沉默EGFR-3时，不对称细胞分裂受损。

研究人员认为，这一特定途径可能提供了一种质量控制，以确保通过辐射或其他形式的损害对基因组造成的错误不会传播。事实上，当他们进一步向下看时，SánchezAlvarado和他的团队发现了几个参与DNA修复的基因。

“不对称的细胞分裂可能是摆脱坏苹果的一种方式。我们还没有证据，但我们认为这种信号传导途径有助于沿着携带缺陷的细胞进行改组，给予它们不同的命运，使它们不再制造更多的干细胞(新生细胞)。预测只有具有最佳DNA的细胞才能成为未来世代的模板 - 我们需要接下来进行测试，“SánchezAlvarado说。

其他贡献者包括Hanh Thi-Kim Vu，博士，Sean A. McKinney，博士，Chris W. Seidel，博士，Richard Alexander，Kirsten Gotting和Jerry L. Workman，Ph.D。来自Stowers Institute，以及密苏里大学堪萨斯城分校的Ryan D. Mohan博士。

这项工作由斯托尔斯医学研究所，霍华德休斯医学研究所和美国国立卫生研究院国家普通医学研究所(R37GM057260)资助。内容完全由作者负责，并不一定代表NIH的官方观点。

放置调查结果摘要

像魔术师一样，被称为planaria的淡水扁虫可以在斩首中生存，甚至可以切成许多块。但扁虫不需要依赖诡计。它从组织的微小残余物中完全再生的显着能力是由于成熟的成体干细胞群被称为新生细胞。在“ 发育细胞 ”杂志的一篇文章中，斯托尔斯研究所的科学家探索了塑造种群动态的精确机制成神经细胞。博士后研究助理Kai Lei博士和他的顾问AlejandroSánchezAlvarado博士发现，一种名为EGFR-3的分子是新生细胞再生的必要条件，并可能控制这些细胞分裂和分化的方式。对其他致命剂量的辐射的反应。该发现对于推进再生医学和开发更有效的癌症疗法具有重要意义。