Nature揭开干细胞自我更新的秘密

来自德克萨斯大学西南医学中心的科学家，与来自密歇根大学的研究人员合作发现了从前未知的一种机制，可以帮助解释干细胞会发生自我更新细胞分裂，而它们的后代细胞却不能这样做的原因。研究结果发布在7月1日的《自然》（Nature）杂志上。

生物通报道   来自德克萨斯大学西南医学中心的科学家，与来自密歇根大学的研究人员合作发现了从前未知的一种机制，可以帮助解释干细胞会发生自我更新细胞分裂，而它们的后代细胞却不能这样做的原因（延伸阅读：Science揭示干细胞自我更新的最小工具箱 ）。研究结果发布在7月1日的《自然》（Nature）杂志上。

在生物体的一生中成体干细胞可随时为其提供维持组织稳态所需的新细胞。特殊的“干细胞微环境”帮助将干细胞维持在一种未分化的自我更新状态。构成这一微环境的细胞生成了维持干细胞必需的一些信号和生长因子。然而直到现在人们对于唯独干细胞能够接收这些信号，而它们更为特化的后代细胞则无法做到这一点背后的机制却仍不是很清楚。

“这一研究发现将会改变我们对干细胞和它们的邻细胞彼此如何通讯的看法，”德克萨斯大学西南医学中心及分子生物学系副教授Michael Buszczak说。

科学家们一直都在致力研究在微环境和干细胞之间起作用的信号。

Buszczak说：“在短距离内这些信号为何只对干细胞起作用？它们分化的后代细胞却不会接受这些自我更新信号？过去人们并不清楚这种通讯背后的机制。我们发现干细胞形成了基于微管的纳米管，它们延伸到了微环境中。这些细长的纳米管就像吸管一样接入到微环境中，使得只在干细胞中特异性地发生信号传导。”

立即索取人间充质干细胞无血清培养基的详细资料

这些重要的研究发现是由Buszczak实验室与密歇根大学Yukiko Yamashita博士实验室积极合作所取得的成果。Yamashita博士是密歇根大学生命科学院细胞和发育生物学副教授、霍华德休斯研究所研究员。

第一作者、Buszczak实验室高级访问研究员、生命科学院博士后研究人员Mayu Inaba博士注意到，这些细长的突出物将单个干细胞与干细胞“微环境”中的中央枢纽连接起来。Yamashita博士仔细查看了她的旧图像文件，在许多图像中发现了相同的连接。Yamashita博士说：“我曾经见过它们，但我却并没有细看它们。”

这些研究结果为了解干细胞的增殖机制，以及细胞之间的错误通讯导致癌症一类疾病的机制奠定了重要的基础。例如，干细胞生成过多会导致癌性生长。而干细胞生成过少则会导致无法充分地更新细胞，这是衰老过程的基础机制。

Buszczak博士实验室的长期目标就是，要确定控制果蝇干细胞维持以及它们子细胞分化的完整调控网络。“我们希望以这一信息为基础来了解正常基因表达程序混乱致病的机制，”Buszczak博士说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Nanotubes mediate niche–stem-cell signalling in the Drosophila testis

Stem cell niches provide resident stem cells with signals that specify their identity. Niche signals act over a short range such that only stem cells but not their differentiating progeny receive the self-renewing signals1. However, the cellular mechanisms that limit niche signalling to stem cells remain poorly understood. Here we show that the Drosophila male germline stem cells form previously unrecognized structures, microtubule-based nanotubes, which extend into the hub, a major niche component. Microtubule-based nanotubes are observed specifically within germline stem cell populations, and require intraflagellar transport proteins for their formation. The bone morphogenetic protein (BMP) receptor Tkv localizes to microtubule-based nanotubes. Perturbation of microtubule-based nanotubes compromises activation of Dpp signalling within germline stem cells, leading to germline stem cell loss. Moreover, Dpp ligand and Tkv receptor interaction is necessary and sufficient for microtubule-based nanotube formation. We propose that microtubule-based nanotubes provide a novel mechanism for selective receptor–ligand interaction, contributing to the short-range nature of niche–stem-cell signalling.