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Science:发现有助于蝌蚪尾巴再生的新型细胞类型

来源:本站原创 2019-05-18 15:28

2019年5月18日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自英国剑桥大学等研究机构的研究人员发现一种特殊的皮肤细胞群体可协调青蛙的尾部再生。这些再生指导细胞(regeneration-organizing cell, ROC)有助于解释自然界的一个重大谜团,并可能提供关于如何在哺乳动物组织中实现这种能力的线索。相关研究结果发表在2019年5月17日的Science期刊上,论文标题为“Identification of a regeneration-organizing cell in the Xenopus tail”。论文通讯作者为剑桥大学的Jerome Jullien博士。论文第一作者为剑桥大学的Can Aztekin和Tom Hiscock博士。

人们很早就知道有些动物可以在截肢后重新长出尾巴---亚里士多德在公元前4世纪就已观察到这一点,但支持这种再生潜力的机制仍然知之甚少。

下一代测序领域近期取得的进展意味着科学家们如今能够在单细胞分辨率下追踪整个有机体或组织中哪些基因开启(或者说表达)。这种称为单细胞基因组学(single-cell genomics)的技术使得更详细地基于不同细胞类型的一组特征性的活性基因来区分它们成为可能。

这些突破开始揭示细胞身份和谱系的图谱,以及参与控制细胞在胚胎发育过程中如何在多种替代途径之间进行选择以产生成体中的所有细胞类型的因子。

通过使用单细胞基因组学技术,这些研究人员开发出一种巧妙的策略来揭示不同蝌蚪细胞在再生它们的尾巴时会发生什么。具体而言,他们详细地分析了非洲爪蟾(Xenopus laevis)蝌蚪受损后参与再生的细胞类型。

Hiscock博士说:“蝌蚪可以在其一生中再生它们的尾巴;但是在发育的一个精确阶段的两天内,它们失去了这种能力。我们利用这种自然现象来比较蝌蚪中存在的能够再生的细胞类型和那些不在能够再生的细胞类型。”

这些研究人员发现干细胞的再生反应是由表皮(皮肤)细胞的一个亚群协调的,他们称之为ROC细胞。Aztekin说,“这是一个令人吃惊的过程,值得进一步观察。在尾巴截肢后,ROC从身体向伤口迁移并分泌一系列生长因子来协调组织前体细胞的反应。这些细胞随后一起再生出具有正确尺寸、图案和细胞组成的尾巴。”

在哺乳动物中,诸如皮肤表皮、肠上皮和血液系统之类的许多组织在一生当中经历不断的更替。因衰竭或损伤而丢失的细胞由干细胞补充。然而,这些特定的细胞通常致力于产生组织中的细胞亚谱系,而且除了肝脏和皮肤等少数组织之外,所有器官和组织再生的能力都已丧失。

论文共同作者、剑桥大学的Benjamin Simons教授说,“了解让一些动物能够再生整个器官的机制是了解能否在哺乳动物组织中重新唤醒和利用这种类似现象的第一步,这对临床应用具有重要意义。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

C. Aztekin et al. Identification of a regeneration-organizing cell in the Xenopus tail. Science, 2019, doi:10.1126/science.aav9996.
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