发布时间:2013-03-12 10:59 原文链接: Nature新文章解答干细胞长期疑惑

  定位在肠隐窝中的静态细胞是否是干细胞,长期以来存在很大的争议。答案似乎可以说是也可以说不是,这取决于你对于“干细胞”这一术语的定义。

  小肠上皮细胞层是哺乳动物机体的自我更新支持者,它的生命周期只有4-5天。结合其特征性的隐窝-绒毛结构,这一上皮细胞成为了研究哺乳动物干细胞的选择模型。肠隐窝两种干细胞群(一种快速循环,一种静止)的功能及相互关系一直是引起注意且存在争议的一个重要问题。在近期发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文中,来自英国剑桥大学肿瘤癌症研究所的研究人员利用一种巧妙的策略,遗传标记静态隐窝细胞,由此阐明了这些问题。

  成体干细胞的操作性定义有两个标准。第一,这样的细胞必须能够在动物的整个生命周期自我更新和维持,第二,必须具有多能性,即能够生成一种组织所有的细胞类型。此外,自从发现血液系统造血干细胞不常发生分裂以来,所有的干细胞类型均被默认为是静态的。由于干细胞能够保留实验导入的分子,标记它们的 DNA或染色质,这使得检测非增殖状态变得容易,这让标记滞留(label retention)成为了一种受欢迎的替代干细胞标记物。

  隐窝底的干细胞形成年轻上皮细胞后,在分化及离开隐窝前2天,这些上皮细胞会频繁增殖。细胞随后移动到绒毛侧面处理营养物,最终在4-5天内在绒毛顶端死亡。同样来源于干细胞的潘氏细胞(Paneth cell)却能在隐窝底存留1-2个月,被认为在那里维持了干细胞更新,及保护对抗细菌。

  十年前,科学家们定义了隐窝干细胞两种选择性的身份。一方面,有人认为,挤在潘氏细胞之间的小增殖细胞是隐窝干细胞。后来,蛋白质Lgr5被确定为是这些细胞的一种灵敏标记物,提供了它们体内“干性”( stemness)的证据。随后,单一表达Lgr5(Lgr5+)的细胞被证实在体外形成了不断扩大的、可移植的“微型肠”。另一方面,研究人员在潘氏细胞上方+4位点直接标记出了DNA标记滞留细胞(LRCs)。随后他们报道了静态“+4 LRCs”的一些分子标记物,其中包括Bmi1蛋白。

  在这篇文章中,英国剑桥大学肿瘤癌症研究所的Buczacki及同事们重新评估了隐窝LRCs的特性。作者们对所有隐窝细胞进行了标记,在这些细胞中短暂表达与黄色荧光蛋白(YFP)融合的稳定染色质标记组蛋白2B。随时间推移发生的事件非常的有趣。在荧光脉冲之后,所有的分裂细胞均快速稀释该标记。一周后,仍然带着这一标记的细胞——LRCs是只能在隐窝底附近见到,其中包括潘氏细胞。而在标记的最初,一些非潘氏细胞LRCs非常明显,且惊人地共表达Lgr5、潘氏细胞标记和+4标记。Buczacki推论,第二种LRC代表了潘氏细胞不分裂前体。

  随后研究人员测试了这些LRCs的特性。发现在健康小鼠中这些LRCs不会分裂。而当隐窝受到损伤时,这些LRCs形成了大量的持久存在的隐窝-绒毛结构。此外,在培养物中,Buczacki等证实分离的LRCs形成了微型肠,证实这些细胞可以恢复干细胞样行为。

  Buczacki等在当前的研究中统一了早期关于隐窝干细胞身份的理论。循环Lgr5+干细胞是隐窝自我更新的发动机。它们生成了短暂的不分裂子细胞群,这些子细胞既表达Lgr5,也表达静态+4干细胞标记物,因此有可能代表了+4 LRCs细胞。这些细胞肯定会分化成为相对长寿的潘氏细胞。作为个体细胞,LRCs在数周之内即消失,因此不能被视作是干细胞。然而,循环Lgr5+干细胞不断地生成LRCs,因此LRCs起着“储备干细胞”的作用,一旦组织受损时就会召集它们发挥作用。隐窝干细胞这种惊人的分级设计可以用于解释在这一成体干细胞分室中观察到的许多相互矛盾的现象。

相关文章

中国牵头制定并发布全球首个干细胞国际标准

第三届中国干细胞与再生医学协同创新平台大会暨标准发布会9月24日在北京怀柔举行,正式发布干细胞领域一系列相关标准,包括中国牵头制定的全球首个干细胞国际标准ISO24603《人和小鼠多能性干细胞通用要求......

全球首个!中国牵头制定发布干细胞国际标准

第三届中国干细胞与再生医学协同创新平台大会暨标准发布会9月24日在北京怀柔举行,正式发布干细胞领域一系列相关标准,包括中国牵头制定的全球首个干细胞国际标准ISO24603《人和小鼠多能性干细胞通用要求......

中国牵头制定并发布全球首个干细胞国际标准

第三届中国干细胞与再生医学协同创新平台大会暨标准发布会9月24日在北京怀柔举行,正式发布干细胞领域一系列相关标准,包括中国牵头制定的全球首个干细胞国际标准ISO24603《人和小鼠多能性干细胞通用要求......

科学家成功模拟漫长演化的染色体重排事件

近日,中科院院士、中科院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)研究员李劲松研究组开发出基于类精子干细胞技术的小鼠染色体改造研究系统。利用该技术,可以建立染色体融合小鼠品系,成功模拟了自......

有救了?Nature子刊:干细胞+基因治疗的渐冻症联合疗法

美国西达赛奈医学中心研究人员开发出一种干细胞和基因联合疗法,可潜在地保护肌萎缩性侧索硬化症(ALS,俗称渐冻症)患者脊髓中的患病运动神经元。研究团队证实了联合治疗的实施对人类是安全的。研究成果发表在最......

科学家使用干细胞首次生成特定人类胚胎细胞

比利时鲁汶大学研究团队在实验室中使用干细胞生成了一种新型人类细胞。新细胞与早期人类胚胎中的天然细胞非常相似,有助于更好地研究胚胎植入子宫后会发生什么。研究结果发表在最近的《细胞·干细胞》上。如果一切顺......

日本干细胞治疗和修复病变器官的首批试验初现成效

据《自然》报道,截至目前,日本已投资数亿美元进行诱导性多能干细胞治疗和修复病变器官的研究,今年以来首批试验陆续获得积极结果。参与此项研究的团队都在日本。他们表示,早期研究结果表明,这项备受期待的干细胞......

疫苗、抗体、“充电”头盔、干细胞,未来能治愈老年痴呆症吗

自首个正式记录的病例在医学会议上报告以来,阿尔茨海默病(老年痴呆症)在人类疾病谱中已经存在了115年,是世界上最具毁灭性的疾病之一。在寻找阿尔茨海默病的疗法方面,科学家们数十年殚精竭虑,却收效甚微——......

11年类风湿关节炎都给治好了,干细胞功不可没!

类风湿性关节炎(RA)是一种以关节滑膜炎为特点的慢性自体免疫疾病,其致残率高,预后差,至今尚无有效的治疗手段。央视CCTV曾报道过一起用干细胞治疗类风湿关节炎的病例:秦女士结婚后,就得了风湿性关节炎,......

美国CBS报道干细胞治疗真实案例,干细胞疗法成“救命药”

美国CBS曾报道了一个关于干细胞挽救生命的故事。这是一个活生生的未来医学范例,有了先进的干细胞治疗,曾经病入膏肓的男孩开始了他的健康人生。这起案件的主角是卡梅伦,他是哈佛大学医学院的学生。当他读三年级......