6月28日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Stem cell reports在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所景乃禾研究組的論文“Suppressing Nodal Signaling Activity Predisposes Ectodermal Differentiation of Epiblast Stem Cells”。該研究通過(guò)抑制Nodal信號(hào)，從小鼠上胚層干細(xì)胞誘導(dǎo)并建立了可自我更新的干細(xì)胞系，并發(fā)現(xiàn)這種Nodal抑制的上胚層干細(xì)胞的基因表達(dá)譜類(lèi)似原腸運(yùn)動(dòng)時(shí)期的外胚層。不僅如此，這些Nodal抑制的上胚層干細(xì)胞在體外和體內(nèi)均只能向外胚層分化，而不具備向中內(nèi)胚層分化的潛能。

 

        細(xì)胞命運(yùn)決定過(guò)程的調(diào)控機(jī)制是發(fā)育生物學(xué)及干細(xì)胞研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在小鼠胚胎早期發(fā)育過(guò)程中，上胚層細(xì)胞經(jīng)過(guò)原腸運(yùn)動(dòng)形成外、中、內(nèi)三個(gè)胚層，將來(lái)發(fā)育形成完整個(gè)體。目前中內(nèi)胚層發(fā)育的信號(hào)和決定因子了解相對(duì)較多，例如它們都依賴(lài)Wnt或Nodal信號(hào)；對(duì)于外胚層的研究則相對(duì)較少，甚至對(duì)是否存在外胚層都并不清楚，也缺乏外胚層的體外細(xì)胞模型。在景乃禾研究員的指導(dǎo)下，劉暢博士等在上胚層干細(xì)胞中通過(guò)抑制Nodal信號(hào)通路，獲得了一種可自我更新并且具有外胚層特性的干細(xì)胞系。實(shí)驗(yàn)證明外胚層干細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄組類(lèi)似胚胎上胚層的前端特性，在體外體內(nèi)的分化中，外胚層干細(xì)胞都丟失了向中內(nèi)胚層的發(fā)育潛能。體外外胚層干細(xì)胞系有可能作為一種新的多能干細(xì)胞類(lèi)型，有助于詳細(xì)分析外胚層的分子機(jī)制；這一研究結(jié)果也為闡明發(fā)育信號(hào)對(duì)細(xì)胞命運(yùn)及發(fā)育可塑性的影響、認(rèn)識(shí)干細(xì)胞的全能性與分化潛能以及干細(xì)胞轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)應(yīng)用等提供了全新的視角和理論指導(dǎo)。

 

        劉暢博士為本文的第一作者，景乃禾研究員為論文通訊作者。該項(xiàng)工作得到了英國(guó)皇家科學(xué)院院士、澳大利亞悉尼大學(xué)Patrick Tam教授、生化與細(xì)胞所李勁松研究員、多倫多病孩醫(yī)院Janet Rossant教授的大力幫助。該研究課題得到了中科院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金委的經(jīng)費(fèi)支持。數(shù)據(jù)收集工作得到了生化與細(xì)胞所動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)、分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)的大力支持。

 

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