研究人员发现干细胞如何确定框架形成替代结构

怀特黑德研究所的研究人员发现了一个再生的框架,可以解释和预测在成人干细胞,再生组织形式替代结构确定。网上的一篇论文中出现3月15日《科学》杂志上,研究人员描述了真涡虫的典范(扁形虫)再生是由三个原则行动一致,告知如何祖细胞在再生行为。模型调用位置提示创建一个可伸缩的映射;自组织吸引祖细胞对现有结构;和祖细胞起源于扩散空间区域,而不是一个精确的位置,允许灵活的路径。这些原则似乎决定祖细胞如何决定去哪里在再生重建形式和功能,他们使我们更接近一个系统性的理解过程。

从以往的研究中,研究人员知道干细胞很可能读指令从邻近的组织来引导他们的道路,显而易见,再生的过程中面临一些严峻的挑战。“我们意识到,移动位置信息;期间需要改变再生以指定新的缺失部分再生。这个修订的信息可以引导祖细胞,选择新结构分化成正确的解剖在正确的地点,”论文的资深作者彼得Reddien说怀特黑德研究所研究员,麻省理工学院的生物学教授霍华德•休斯医学研究所和霍华德·休斯医学研究所的研究员。然而,“有一个谜,出现。因为位置信息转变期间损伤后再生,位置信息模式之间存在不匹配,剩下的结构模式。意识到这种不匹配存在是一个触发我们的研究。我们想了解干细胞使特定的组织决定去哪里和区分。是基于解剖学,还是基于位置信息?这两件事不一致时,他们决定如何?”

Reddien和他的实验室花了十多年解开的奥秘再生使用一个小的扁形虫,称为真涡虫。如果真涡虫头部切除,或删除,每一块将重新生成整个动物。为了了解祖细胞如何决定去哪里在嘈杂的环境中动物的再生,研究者使用了真涡虫的眼睛,可见的性器官,小到可以被删除没有严重受伤,还会带来额外的好处,在定义祖细胞分子标记。

研究人员设计了一个简单的实验来解决这一问题的祖细胞决定去哪里:截肢动物的头,然后三天后删除一个眼睛的头。他们发现,祖细胞将成核一个新的眼睛的位置前(靠近顶端)剩下的眼睛,而不是在指定的“正确”的立场解剖学、对称与当前的眼睛。然而,如果同样的实验已经完成,除了其中一个眼睛的头片前同一天截肢,而不是三天以后是一个不同的结果:新眼睛是有核位置对称剩下的眼睛,“正确”的位置根据解剖学,表明当选择是相互矛盾的,解剖自组织动力学赢。

这些简单的规则引导系统成功再生并产生令人惊讶的结果,当系统被推到了极限生产替代稳定的解剖与三个国家——四——,five-eyed动物。成就的动物和切断头可以将祖细胞从现有足够远,自组织流动,他们想念他们,让他们成核新attractor-a第三——头碎片。“如果迁移祖细胞太接近现有的吸引子的眼睛,它会吸,就像一个黑洞;如果他们足够远,他们可以逃脱,”说Kutay Deniz Atabay,第一作者在纸上和研究生Reddien实验室。

当研究者在三眼动物做同样的手术,祖细胞的吸引力小姐现有five-eyed动物的眼睛和形式。在这些情况下,所有的眼睛都是功能集成到大脑和展览的同一light-avoidance响应真涡虫的眼睛。研究人员还发现,这些替代解剖状态,揭示规则维护现有和替代的解剖结构。“这道菜可以帮助提供一个解释动物再生的一个基本问题,这是迁徙的祖细胞如何做出选择,导致系统重新生成和维护机关、“Atabay说。

“这些研究有助于竞争的框架,提出再生力量,自我组织,和外在线索,是控制指标影响的选择祖针对再生;和这两个力量一起确定结果,”Reddien说。

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