Development：细胞间的通信在其命运决策上扮演着重要的角色

2021年12月31日 讯 /生物谷BIOON/ --细胞并不能独立做出关于命运的决定，每个细胞的命运决策都是对环境信号做出的反应。在很多情况下，细胞之间的交流沟通都会改变细胞内部基因调控网络的动态，从而就会开启细胞命运的转变，然而利用模型进行研究往往很少会考虑到这一点；近日，一篇发表在国际杂志Development上题为“A single-cell resolved cell-cell communication model explains lineage commitment in hematopoiesis”的研究报告中，来自南加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究利用一种多尺度的视角来研究粒细胞-单核细胞与巨噬细胞-红细胞命运的决策，这种转变是由GATA1-PU.1网络所决定的，即一种双稳态细胞命运系统的经典例子。

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文章中，研究人员找到了一种方法来证明，从细胞间发送的生化信号或许在决定这些细胞如何发生发展方面扮演着重要角色；这种细胞间的通信过程可以极大地改变血细胞类型的形成，而且彼此之间更接近的细胞往往对彼此的命运有着更大的影响。研究人员尝试确定哪些早期因素会促使细胞走上一条或另一条发展的道路，他们想知道是否细胞内的随机波动就足以决定其会选择哪条道路了；利用许多模型进行研究后，研究人员发现，随机波动是不够的，还有其它东西会驱动细胞走向其命运。

研究者认为，细胞之间的交流沟通实际上可以成为使得细胞沿着某种途径发展的决定性因素，在专注于研究干细胞的同时，该研究还能帮助科学家们理解癌症发生的机制；诸如白血病就是当特定的白细胞开始失控生长并不断积累的情况下发生的。确定推动细胞走向癌变的因素或有望帮助开发预防性和治疗性的措施。研究者MacLean说道，通过理解血细胞的命运是如何被巨鼎的，我们或许更接近于识别出白血病细胞到底起源，从理论上来讲我们能设计出新型策略来控制或改变细胞命运的决定制定并阻断癌症的发生。同时本文研究还能帮助改善癌症疗法，比如骨髓移植等。

图片来源：https://journals.biologists.com/dev/article/148/24/dev199779/273837/A-single-cell-resolved-cell-cell-communication

骨髓移植是将健康捐赠者的骨髓（包含干细胞）输注到白血病和淋巴瘤患者体内，这些患者体内的癌症和骨髓已经被化疗和放疗所严重影响。尽管这种策略取得了一定成功，但科学家们和临床医生仍然并不能完全确定骨髓移植过程的工作原理。正如研究人员研究的那样，更好地理解干细胞的命运决策或许就有望为改善这些疾病的临床结果提供新的见解。此外研究者所开发的模型还具有血液系统以外的重要意义。研究者MacLean说道，我们的模型具有广泛的适用性，所以研究其它类型的细胞或许就能应用其来帮助发现细胞间交流沟通的重要性。

研究者表示，细胞间的交流沟通在决定细胞命运上的作用尚处于初级阶段，但进一步研究以及未来将这些新数据与复杂的模型相结合的技术或有助于扩大科学家们的理解。目前研究人员计划开发新方法来研究参与到细胞命运决策中的关键基因的调节机制，这或许有望进一步推进其整体理论模型的开发和优化。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Megan K. Rommelfanger,Adam L. MacLean. A single-cell resolved cell-cell communication model explains lineage commitment in hematopoiesis. Development, 2021; 148 (24) DOI:10.1242/dev.199779