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免疫细胞为乳腺干细胞提供摇篮

一项新的研究发现,免疫系统中最棘手的特征之一,巨噬细胞,有一个培育方面,至少在保护发育中的乳房方面。本周在线发表在“科学”杂志上的研究发现,巨噬细胞在维持乳腺干细胞生态位中发挥着重要作用,乳腺是乳腺中产乳细胞前体的一种托儿所。

免疫细胞为乳腺干细胞提供摇篮

普林斯顿大学分子生物学的华纳 - 兰伯特/帕克 - 戴维斯教授,Yibin Kang说:“更多地了解保持乳腺干细胞活力和健康的因素可以提供对乳腺癌发展的看法。”新泽西州罗格斯癌症研究所的副主任,他领导了发现这一发现的国际团队。“我们的研究将巨噬细胞确定为乳腺干细胞生态位的重要组成部分,”他说。

干细胞是具有成熟或分化成几种不同类型细胞的潜力的细胞。乳腺干细胞在青春期进行乳房发育,在怀孕和哺乳期间活跃。

研究小组发现,巨噬细胞是一种白细胞,其名称转化为“大食者”,因为它通过吞噬外来入侵者来对抗感染,有助于创造一种特殊的环境,即干细胞生态位,使干细胞保持在其中。过早状态,能够在需要时复制并分化成成熟细胞。

干细胞有各种类型,从已经致力于发育成乳腺中某些器官的干细胞到可以形成体内几乎任何细胞的干细胞。这些细胞也可能变成癌细胞,导致肿瘤并最终导致癌症扩散到其他器官。

为了更好地了解乳腺干细胞如何调节乳房发育 - 以及它们如何变成癌症 - 研究人员研究了巨噬细胞如何通过分子信号传导机制与乳腺干细胞相互作用。

这些信号传导机制涉及一种叫做Notch的蛋白质,它作为一种称为Dll1的信号分子的受体。以前在康实验室的研究发现,乳腺干细胞会产生大量的Dll1。在目前的研究中,研究人员敲除了小鼠中的Dll1基因,发现青春期乳房发育有明显延迟,怀孕和哺乳期乳房扩张延迟。此外,在乳腺发育期间和怀孕期间,乳腺干细胞的数量都减少了。同时,与Dll1敲除小鼠相比,具有完整Dll1基因的小鼠包含具有更大再生能力和分化成成熟乳腺细胞的乳腺。

缺乏Dll1的小鼠的乳腺中也含有较少的巨噬细胞。研究人员发现,Dll1与Notch2和Notch3受体的结合对于保持乳腺干细胞生态位中巨噬细胞的数量很重要,对于保持乳腺细胞处于干细胞状态非常重要。

研究人员还发现,Dll1的存在与另一个涉及Wnt分子的信号通路的基因表达有关。Dll1的表达导致巨噬细胞表达Wnt3,10和16的基因,这进一步增强了乳腺干细胞的干细胞行为。当研究人员使用遗传或化学方法灭活小鼠乳腺中的巨噬细胞时,乳腺干细胞活性降低。

“我们得出结论,由乳腺干细胞产生的信号分子Dll1激活巨噬细胞中的信号以维持乳腺干细胞,”Kang说。“这些乳腺干细胞和巨噬细胞的存活和功能是相互依赖的,它们通过这些细胞信息系统进行通信。”

该研究的第一作者和共同作者是Rumela Chakrabarti,他是普林斯顿大学的博士后研究员,现在是宾夕法尼亚大学兽医学院的生物医学科学助理教授。

“发生在乳腺干细胞生态位的'Notch-Wnt串扰'对于乳腺的发育至关重要,”Chakrabarti说,“这种串扰可能对乳腺癌有影响,因为这两种信号通路在乳腺中异常增加癌症。”

Jeffrey Rosen是CC Bell教授,分子与细胞生物学副主席,贝勒医学院杰出服务教授,并没有直接参与这项研究,他说:“Yibin Kang及其同事的研究有助于扩大了我们对巨噬细胞在乳腺发育中的作用的认识,这些知识最近几十年前由其他研究小组证实,最近研究人员发现巨噬细胞影响乳腺中的干细胞活性。

“该研究还提出了几个关于乳腺细胞和周围细胞以及乳腺干细胞组织驻留巨噬细胞中表达的多种Wnt分子的特定作用的问题,”他说。“这些关于正常乳腺发育的研究可能为巨噬细胞在乳腺癌进展中的作用提供重要线索。”

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