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Penn研究发现自噬在干细胞更新和分化中的新作用

导读宾夕法尼亚大学的研究人员在发表的一项新研究中表明,称为伴侣介导的自噬(CMA)和相关代谢产物的胚胎干细胞的自我饮食过程可能成为有望修复

宾夕法尼亚大学的研究人员在发表的一项新研究中表明,称为伴侣介导的自噬(CMA)和相关代谢产物的胚胎干细胞的自我饮食过程可能成为有望修复或再生受损细胞和器官的新治疗靶标。在线科学。

人体包含200多种不同类型的专门细胞。所有这些都可以源自胚胎干(ES)细胞,这些细胞可以不断自我更新,同时保留了在成年动物中分化为任何细胞类型的能力,这种状态称为多能性。研究人员已经知道,细胞的代谢在此过程中起作用。然而,尚不清楚细胞内部的接线如何保持该状态并最终决定干细胞的命运。

这项新的临床前研究首次展示了干细胞如何将CMA保持在低水平以促进自我更新,而当干细胞准备就绪时,它会关闭抑制以增强CMA,以及其他活动,并使其分化。进入专门的细胞

“这是干细胞生物学领域的一个有趣发现,对于寻求开发组织或器官再生疗法的研究人员来说是一个有趣的发现,”佩雷尔曼学校艾布拉姆森家庭癌症研究所癌症生物学教授杨小璐博士说。宾夕法尼亚大学医学博士学位。“我们揭示了两种潜在地操纵干细胞自我更新和分化的新颖方法:CMA和一种由CMA调节的代谢物,即α-酮戊二酸。合理地干预或指导这些功能可能是增加细胞凋亡的有效方法。再生医学方法的效率。”

自噬是大多数生物的生存和功能所必需的一种细胞吞噬机制。当细胞自食后,细胞内物质被输送至溶酶体,它们是有助于分解这些物质的细胞器。自噬有几种形式。但是,与所有真核细胞中存在的其他形式不同,CMA对哺乳动物而言是独特的。迄今为止,CMA的生理作用仍不清楚。

利用代谢组学和基因实验室技术对小鼠的胚胎干细胞进行研究,研究人员试图更好地了解其多能状态和随后的分化过程中发生的重大变化。

他们发现,由于两个对多能性至关重要的细胞因子-Oct4和Sox2--抑制了一种称为LAMP2A的基因,CMA活性得以保持在最低水平,该基因为制造CMA所需的称为溶酶体相关膜蛋白2的蛋白提供了指导。研究人员发现,最小的CMA活性可使干细胞维持高水平的α-酮戊二酸,这是一种对增强细胞的多能状态至关重要的代谢物。

当分化的时候,由于Oct4和Sox2的减少,细胞开始上调CMA。增强的CMA活性导致负责产生α-酮戊二酸的关键酶降解。这导致α-酮戊二酸水平的降低以及其他细胞活性的增加以促进分化。这些发现表明,CMA和α-酮戊二酸决定着胚胎干细胞的命运。

胚胎干细胞通常具有多种功能,因为它们能引起人体内除胎盘和脐带以外的所有细胞类型的卓越能力。胚胎干细胞不仅为研究哺乳动物早期发育提供了一个极好的系统,而且为治疗各种人类疾病的再生疗法具有广阔的前景。在过去的十年中,基于干细胞的再生医学疗法的发展迅速增长,研究中的几种方法已显示出修复受损的心脏组织,替代实体器官移植中的细胞以及在某些情况下解决神经系统疾病的方法。

杨说:“这种新发现的自噬在干细胞中的作用是进一步研究的开始

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