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重磅级文章解读科学家们在细胞分化研究上的新进展!

来源:本站原创 2019-06-29 14:15

近期,科学家们在细胞分化研究领域都有哪些亮点成果呢?本文中,小编对相关重磅级文章进行整理,分享给大家!

【1】PNAS:细胞分化过程中竟然会改变“身份”?

doi:10.1073/pnas.1901021116

弗吉尼亚大学和其他机构的研究人员进行的一项新研究发现: 斑马鱼中的一种色素细胞可以在发育后转化为另一种细胞类型。在该研究中,研究人员注意到斑马鱼上的一些黑色素细胞会逐渐变成灰色,最后变成白色。进一步,他们发现了基因表达和色素化学的巨大变化。

分化细胞直接分化成另一种细胞的能力非常罕见。通常这种变化需要认为干预,在细胞分化或转化为其他东西之前,将细胞恢复到培养皿中的干细胞状态。这一新发现表明,一些分化的细胞可能比普遍认为具有更高的可塑性。相关结果于近日发表在PNAS杂志上。

【2】Nature:揭示蛋白TOX是肿瘤特异性T细胞分化的关键调节因子

doi:10.1038/s41586-019-1324-y

肿瘤特异性CD8 T细胞功能障碍是一种不同于功能性效应T细胞状态或记忆T细胞状态的分化状态。在一项新的研究中,来自美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心、威尔-康奈尔医学院研究生院和范德堡大学医学中心等研究机构的研究人员鉴定出作为一种核因子,胸腺细胞选择相关高迁移率群盒蛋白(Tox)是肿瘤特异性T细胞分化的关键调节因子,相关研究结果发表在Nature期刊上。

这些研究人员发现TOX在来自肿瘤的功能障碍的肿瘤特异性T细胞和慢性病毒感染期间的功能障碍的T细胞(也称为衰竭性T细胞)中都高度表达。TOX表达由慢性T细胞受体(TCR)刺激和NFAT活化驱动。在体外,效应T细胞中的TOX异位表达诱导与T细胞衰竭(即T细胞功能障碍)相关的转录程序。相反,在肿瘤中,肿瘤特异性T细胞的Tox缺失移除了T细胞衰竭程序:缺乏Tox的肿瘤特异性T细胞并未上调抑制性受体(比如,Pdcd1、Entpd1、Havcr2、Cd244和Tigit)---编码这些抑制性受体的染色质基本上不可接近---并保持诸如TCF1之类的转录因子的高表达。

【3】绘制出β细胞分化图谱有望开发出新型糖尿病细胞疗法!

新闻阅读:A map of β-cell differentiation pathways supports cell therapies for diabetes

胰腺中的胰岛包含有分泌胰岛素的β细胞和分泌胰高血糖素的α细胞, 胰岛素和胰高血糖素是两种特殊的激素,其能协同作用来调节机体血糖水平, β细胞的破坏和功能异常会导致糖尿病发生,目前并没有疗法能够阻断糖尿病进展及其严重的血管并发症。胰岛移植通常能够让机体血糖水平正常数年时间,且能阻断糖尿病次级并发生的出现,然而器官供体很少,因此临床上迫切需要胰岛细胞的替代来源,在这一方面,干细胞衍生的细胞是非常有希望的,近日一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,Veres等人绘制出了干细胞分化为胰岛样细胞的分子过程图谱,相关研究工作或为后期制造用于移植的胰岛细胞提供了重要的基础。

人类多能干细胞能够无限自我更新并在体内分化成为多种类型的细胞,因此研究人员目前正在开发一些体外策略来通过干细胞来产生具有分化特性的胰岛细胞;而其中一种理想的方案就是促进干细胞分化为完全成熟的α细胞和β细胞,随后将其分离、纯化并且重新组装成为胰岛样结构用来进行移植,为了实现这一目标,研究人员就需要完全理解所有胰岛细胞的分化程序以及胰岛被构建的方式。

【4】Nat Commun:研究人员发现基因组的三维结构是如何调控细胞分化的

doi:10.1038/s41467-019-10318-6

近日,明尼苏达大学医学院的一项新研究阐明了在骨骼肌形成之初,基因组的三维结构是如何被调控的。虽然基因组的DNA序列是一个线性的代码,就像一个很长的句子,但实际的DNA分子在三维空间中扭曲和折叠,其中一些序列彼此距离较远,但却在空间中物理上彼此接近。这些三维相互作用被认为可以使结合DNA的蛋白质调节离它们结合位置很远的基因的活动。

相关研究成果刊登于国际杂志Nature Communications上,文章中,研究者研究了其中一个DNA结合蛋白质Pax3的活性,这个蛋白质对骨骼肌的发展至关重要。他们发现在Pax3结合的DNA序列和Pax3调控的肌肉特异性基因之间形成了大的环状结构,这对肌肉的发育非常重要。

【5】Mol Cell:干细胞是分化还是保持多能性?TDP-43和paraspeckle起关键作用

doi:10.1016/j.molcel.2019.03.041

诱导性多能干细胞ips细胞)可以转变为体内的任何细胞或保持它们的原始形式。在一项新的研究中,来自德国亥姆霍兹慕尼黑中心等研究机构的研究人员描述了细胞如何决定选择这两个方向中的哪一个。在他们的研究中,他们鉴定出一种蛋白和一种核糖核酸(RNA)在这个过程中起着非常重要的作用。他们的发现还允许更好地理解肌萎缩侧索硬化症(ALS),即一种影响运动神经元的进行性神经系统疾病,相关研究结果发表在Molecular Cell期刊上。

由于ips细胞能够转化为体内任何类型的细胞,它们可能为再生医学做出重要贡献。比如,为了产生用于治疗1型糖尿病的人工β细胞,理解它们的细胞分化机制是不可或缺的。在这项新的研究中,亥姆霍兹慕尼黑中心干细胞研究所的Micha Drukker博士与他的团队展示了这一过程在分子水平上是如何受到控制的。这一切都始于细胞核中的一个借助荧光显微镜可以观察到的结构。

【6】Nat Commun:揭示调节造血干祖细胞分化更新的新型分子机制

doi:10.1038/s41467-019-09028-w

近日,来自大阪大学的科学家们通过研究发现,一种名为Ragnase-1的分子或能调节造血干祖细胞(HSPCs,hematopoietic stem and progenitor cells)的更新和分化,所有血细胞都衍生自HSPCs,相关研究结果刊登于国际杂志Nature Communications上;文章中研究者揭示了Ragnase-1分子的异常如何失去调节血细胞产生的能力,以及其如何引发多种副作用发生,比如血液恶性肿瘤的发生等。

这项研究中,研究人员首次利用基于计算机的分析技术鉴别出了在成体和胚胎HSPCs表达发生明显不同的关键基因,在这些基因中,研究人员选择Ragnase-1进行深入分析研究,鉴于其在另一种干细胞类型分化过程中所扮演的角色,后期研究人员进行的分析包括在小鼠机体中剔除一个或一对Ragnase-1基因拷贝,随后评估干细胞分化为其它血细胞系的影响以及小鼠整体健康程度的影响。

【7】PNAS:揭示蛋白JAG1在癌症干细胞分化和转移中起关键作用

doi:10.1073/pnas.1815345116

在一项新的研究中,来自美国莱斯大学和杜克大学的研究人员发现发现一种较小的蛋白--- JAG1---似乎在癌症干细胞如何发生分化和转移中发挥着关键性作用。至关重要的是,他们发现JAG1与在调节细胞命运中起着至关重要作用的Notch信号通路相互作用,相关研究结果发表在PNAS期刊上。

上皮细胞形成排列在器官外表面的组织。间充质细胞是通常参与伤口修复等过程的迁移性细胞。上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是一个将上皮细胞转化成迁移性的间充质细胞的过程。癌症劫持了这一过程,并通过让它停止在中间阶段而形成转移性的杂合细胞而变得最具侵袭性。

【8】Cell Stem Cell:科学家阐明大脑中神经前体细胞分化为神经胶质细胞的分子机制

doi:10.1016/j.stem.2018.09.008

在大脑中,两种类型的细胞常常会保持活跃状态,即神经细胞和胶质细胞,长期以来科学家们认为胶质细胞是一种支持性的细胞,但如今越来越多的研究发现这种细胞在大脑神经元细胞之间的交流沟通上扮演着非常重要的积极性角色,此外,胶质细胞还参与到了神经变性疾病的发生过程中。

近日,一项刊登在国际杂志Cell Stem Cell上的研究报告中,来自德国美茵茨大学医学中心的科学家们通过研究得出了重要发现,这些发现或能帮助研究人员阐明在神经变性疾病发生过程中胶质细胞所发生的变化;文章中,研究人员揭示了神经胶质细胞如何从大脑中的神经前体细胞(neural precursor cells)发育而来,研究者表示,涉及三个阶段及三种转录因子的分化过程在组织细胞核中基因的胶质特异性转录过程中扮演着重要角色。

【9】Cell Stem Cell:一种关键的转录因子或能促进干细胞分化形成心血管系统和肌肉骨骼系统

doi:10.1016/j.stem.2018.07.001

在很多研究中,研究人员都想发现一种单一的转录因子来诱导中胚层的形成,中胚层是胚胎发育的早期阶段,如果没有来自其它细胞蛋白的帮助,研究人员或许就无法诱导中胚层的形成。近日,一项刊登在国际杂志Cell Stem Cell上的研究报告中,来自日本筑波大学的科学家们对50多种转录因子进行了筛选,最终发现名为Tbx6的转录因子或能在人工培养的干细胞中单独刺激中胚胎的形成,同时其还能促进干细胞转变成为心血管细胞或肌肉骨骼细胞。

多能干细胞(pluripotent stem cells)能为研究人员阐明细胞分化的机制提供一种新的视角,而细胞分化时人类和其它动物机体组织发育和维护的关键过程,其对于再生医学的框架形成至关重要,尽管近些年来科学家们在理解并指导干细胞分化领域的研究上取得了一定的成绩,但诱导中胚层形成及随后特异性分化为组织特异性的细胞类型其中涉及的总体分子机制,目前研究人员并不清楚,因为这一过程是动态变化的,此前研究人员进行的研究规模较小,而且并没有提供一些决定性的数据。

【10】Cell:辅助性T细胞竟调节肠道干细胞的自我更新和分化

doi:10.1016/j.cell.2018.10.008

在一项新的研究中,来自美国布罗德研究所等研究机构的研究人员宣布他们检测到一部分肠道干细胞与生活在肠道中的辅助性T细胞(Th细胞)之间存在一种新的交谈形式。他们发现这些肠道干细胞产生MHC II,即一种允许免疫细胞与其他细胞之间交谈的表面蛋白复合物,所产生的MHC II会激活Th细胞。最后,他们发现这些肠道干细胞也对附近的Th细胞产生的细胞因子作出反应,相关研究结果发表在Cell期刊上。

肠道干细胞如何作出反应取决于它们接收到的细胞因子信号类型。与炎症相关的细胞因子促进肠道干细胞开始分化---产生在肠道内壁中发现的不同细胞类型,这可能有助于肠道组织对损伤或感染作出反应。相比之下,肠道干细胞对起调节作用的细胞因子作出反应,在感染清除后通过自我更新协助降低免疫反应。这可能有助于肠道在修复后补充和维持它的肠道干细胞库。(生物谷Bioon.com)

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