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发现可在胚胎发育过程中将血管转化为干细胞的开关

导读 已经发现了一种开关,该开关在小鼠胚胎发育过程中指示血管细胞变成血液干细胞。来自剑桥的Wellcome Sanger研究所和罗马的欧洲分子生物学实

已经发现了一种开关,该开关在小鼠胚胎发育过程中指示血管细胞变成血液干细胞。来自剑桥的Wellcome Sanger研究所和罗马的欧洲分子生物学实验室的研究人员使用单细胞技术发现,细胞中的两组特定因子相互抵触,当这些平衡发生变化时,血管管细胞就会转化释放血细胞。

在eLife中进行了报道,这些发现可能为进一步研究创造用于移植的新血细胞和理解癌症发展铺平道路。

血管和血细胞从胚胎中的干细胞发育而来。实际上,负责所有血细胞类型生成的血干细胞是由排列在血管壁上的血管细胞形成的。此过程发生在鱼类,鸟类和哺乳动物中,对于血细胞的形成至关重要。然而,这些血管细胞如何决定何时转化为血液干细胞尚不清楚。

为了了解血细胞的发育过程,研究人员使用了一种称为单细胞转录组学的强大新技术,研究了已知对血癌很重要的七个因子-转录因子。他们发现在血管细胞和血细胞之间转换的小鼠胚胎细胞中,所有这七个因子都一起表达。但是,当他们将这些转录因子的各种组合工程化到用于模拟培养皿中胚胎血液发育的胚胎干细胞系(ESC)时,他们发现这些因子出乎意料地分为两组,一组支持血管细胞的命运,另一组支持血管细胞的命运。血液程序。

研究人员发现两组转录因子之间存在平衡。每组转录因子的高水平充当小鼠胚胎选择是否维持血管细胞或将其发育成血干细胞的开关。

“这是任何人第一次能够证明一组转录因子如何导致血管细胞选择发展成血液干细胞,并证明了单细胞转录组学在表征真正复杂的转录因子系统方面的能力。使用这项技术,我们可以看到在每个单个细胞中打开的确切基因,并发现转录因子在血细胞发展的道路上起着叉的作用。” Martin Hemberg博士,该论文的相应作者惠康桑格研究所

该研究在技术上极具挑战性。不仅很难在ESC中同时表达这么多的转录因子,而且这是第一次使用单细胞转录组学研究大量转录因子复合物。

“这是一个非常具有挑战性的计算问题,因为在复杂系统中需要进行大规模的交互网络。通过将最新的统计学进展应用于这个生物学问题,我们可以预测某些转录因子像开关一样彼此相反地起作用,而不是共同起作用,从而该研究得以实验证明。”塔库拉·安德鲁斯(Tallulah Andrews),惠康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)论文的联合第二作者

研究中获得的知识可以帮助进一步研究血干细胞的创建,以用于输血或血液癌的治疗,也可以帮助理解转移,癌细胞是在癌细胞扩散到其他器官的时候。

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