幼稚細胞如何學習交流

科學教條經(jīng)常被推翻，例如大多數(shù)發(fā)育生物學家曾推測近期產(chǎn)生自干細胞或稱為祖細胞（progenitors）的幼稚細胞已經(jīng)具有了與其他細胞之間的相互交流的能力，事實上并非如此。來自卡內基Allan Sprading和博士后Ming-Chia Lee的最新研究證實，嬰兒細胞在能夠參與以細胞正常發(fā)育和順利完成其功能為基礎的組群相互作用之前，幼稚細胞必須經(jīng)歷一個特異基因的發(fā)育過程。早期階段的細胞不能完全進行信息交流可能為我們理解正常發(fā)育的細胞和癌細胞的基因活性如何改變提供了重要的暗示。

通過組織包裝一個細胞染色體的分子來控制基因活性稱為細胞的“表觀遺傳狀態(tài)”（epigenetic state）。表觀遺傳狀態(tài)是理解Sprading和Lee發(fā)現(xiàn)的基礎。對發(fā)展生物學家來說，表觀遺傳狀態(tài)的改變，最終能解釋在組織成熟過程中細胞性能是如何變化的。

Sprading解釋道，簡而言之，在發(fā)育細胞中后天的表觀遺傳改變是在童年時期大腦學習過程的記憶聯(lián)想。正如當前，仍然很難準確定位在學習過程中兒童大腦發(fā)生了什么樣的變化，在細胞發(fā)育過程中也仍然很難準確地測量表觀遺傳學的改變。通?？茖W家很難獲得足夠數(shù)量的處于精確的相同發(fā)育階段的細胞以確定特殊染色體上的特殊分子。但Lee and Sprading利用應用于果蠅的卓越的基因工具攻克了這些難題，而且為細胞發(fā)育的表觀遺傳學提供了新的視角。他們運用多種工具和技術，將焦點置于果蠅卵巢中的細胞，并鑒定出一種稱為Lsd1的基因，該基因是卵巢濾泡祖細胞以正常比例成熟所需要的。研究人員發(fā)現(xiàn)大量被這一基因編碼的蛋白，這些蛋白存在于濾泡祖細胞中，在細胞接近分化時，這些蛋白數(shù)量減少。另外，改變Lsd1蛋白的水平能改變細胞分化的開始時間，他們推斷，當Lsd1水平降低到1個關鍵的臨界值時，細胞分化開始。

Lee說:分化時間對于正常發(fā)育是非常重要的，分化開始決定祖細胞的分裂次數(shù)，甚至Lsd1水平存在很小的波動最終會改變生成的濾泡細胞的數(shù)量，這就降低了卵巢的功能。

先前，人們認為濾泡細胞的祖細胞乃基于它們接收來自其他稱為生殖細胞的濾泡細胞的外來信號而開始分化的。但Lee和Sprading發(fā)現(xiàn)，雖然這些生殖細胞信號是重要的，但是在祖細胞應答之前，生殖細胞信號已經(jīng)規(guī)律的發(fā)送出去。相反，當祖細胞開始對信號產(chǎn)生應答并開始分化時，是Lsd1調節(jié)它們的表觀遺傳狀態(tài)的改變。而且，一旦它們具有了這一潛能，分化狀態(tài)的濾泡細胞就會和它們的相鄰細胞進行廣泛的信息交流，并持續(xù)終生。

很多研究已證實，該分子及其機制存在于大多數(shù)多細胞動物，包括人類。這一研究的重要性不僅在于理解動物染色體在正常發(fā)育中如何改變，這也能幫助明確發(fā)生在一些癌癥中的表觀遺傳學方面的改變。在這些癌癥中細胞群體有少數(shù)細胞開始表達高水平Lsd1并且表現(xiàn)得如同未分化的祖細胞那樣。

Lee說:“研究果蠅的濾泡細胞分化能夠在深層次水平告訴我們，Lsd1在正常細胞和癌癥祖細胞中發(fā)生了怎樣的變化。”

擇句翻譯:

Using a variety of tools and techniques，they focused on cells in the fruit fly ovary and were able identify a gene called lsd1 that is needed for ovarian follicle progenitor cells to mature at their normal rate.

他們運用多種工具和技術，將焦點置于果蠅卵巢中的細胞，并鑒定出一種稱為Lsd1的基因，該基因是卵巢濾泡祖細胞以正常比率成熟所需要的。

Previously，it was thought that the follicle cell progenitors started to differentiate based on an external signal they received from an other kind of ovarian cell known as germ cells.

先前，人們認為濾泡細胞的祖細胞乃基于它們接收來自其他稱為生殖細胞的濾泡細胞的外來信號而開始分化的。

10.16352/j.issn.1001-6325.2015.09.026

薛惠文 編譯自Carnegie Science，Spring 2015，14.章靜波 審校