科学家阐明蛋氨酸介导的多能性调控机制

多能干细胞(PSCs)的分化是通过蛋氨酸介导的机制调控的，东京工业大学的研究人员现在已经确定了这一机制。他们揭示了锌(Zn)在PSC增强中起着至关重要的作用。他们利用这些见解设计了一种方案，将PSCs转化为产生胰岛素的胰腺β细胞——一种高潜力的糖尿病治疗方法。  

干细胞研究在医学治疗领域受到了广泛关注。多能干细胞(PSCs)可以自我更新，并通过分化的过程转化为体内不同类型的细胞。这些细胞有多种应用，如疾病建模、药物发现和细胞替代治疗。

PSC研究的一个重点领域是糖尿病的治疗。糖尿病的一个共同特征是产生胰岛素的胰腺β细胞无效或过度工作。控制PSCs分化产生β细胞是该领域的主要研究目标之一。以往的研究表明，蛋氨酸是一种氨基酸，在PSCs的分化中起着重要作用。但迄今为止，这一现象背后的确切机制仍是未知的。

为了找到这个谜题缺失的部分，来自日本的研究团队，由东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)的Shoen Kume教授领导，深入研究了蛋氨酸介导的PSC多能性调控。在最近发表在Cell Reports上的一项研究中，研究人员揭示了细胞锌(Zn)含量在干细胞分化中起着至关重要的作用。Kume教授解释说:“该领域的早期研究表明，如果我们在缺乏蛋氨酸的培养基中培养PSCs，它会导致细胞内s腺苷蛋氨酸或SAM的减少，这使PSCs处于增强分化的状态。但我们的研究进一步确定，锌(Zn)是蛋氨酸代谢的下游靶点，可以增强未分化PSCs的多能性。”

在这项研究中，研究团队首先在缺乏蛋氨酸的环境中培养PSCs。他们发现，缺乏蛋氨酸不仅降低了细胞内蛋白结合的锌水平，而且还上调了锌水平SLC30A1该基因产生重要的锌转运蛋白。

然后，该团队在低锌浓度下培养hiPSCs。他们发现，缺乏锌的培养基部分模拟了蛋氨酸的缺乏，导致细胞生长下降，分化增强。他们还发现，缺锌状态也会改变蛋氨酸代谢谱，并消除未分化的hiPSCs。这些结果表明，蛋氨酸缺失诱导的细胞分化是通过降低细胞中锌的含量来实现的。

利用这些见解，该团队随后开发了一种生成产生胰岛素的胰腺β细胞的方法。“β细胞移植是一种很有前途的糖尿病治疗方法，但缺乏用于治疗的供体细胞，而且这种治疗可能导致免疫相关并发症。利用PSCs产生基因匹配的β细胞是克服这一问题的一种方法，”Kume教授解释说。

这些发现表明锌动员与蛋氨酸诱导的PSCs增强之间存在联系，并为干细胞治疗领域的未来研究提供了明确的方向。