一个由多伦多大学研究人员牵头的团队有了新发现:在皮肤和身体其他部位存在一种细胞 —— 神经嵴干细胞,它是其他研究人员所发现的重编程神经元的来源。
他们的这一发现,对细胞重编程领域中流行的理论发起了挑战。
以往的理论认为,任何正在发育的细胞,只要注入转录因子,就能诱导其转变为完全不同类型的细胞。而这个团队提出了另一种观点:有一种罕见的干细胞类型,在被重编程为其他类型细胞的能力方面独具特性。
“我们觉得,大多数细胞重编程的情况,都可以归结于一种罕见的多潜能干细胞。这种干细胞在全身都有分布,在成熟细胞群中处于休眠状态。” 这项研究的第一作者、多伦多大学唐纳利细胞和生物分子研究中心的研究生贾斯汀・贝莱尔 - 希基(Justin Belair - Hickey)说道,“人们一直没完全搞清楚,为什么细胞重编程往往效率很低。我们的数据给出了解释,神经嵴干细胞是少数能产生所需重编程细胞类型的干细胞之一,这就说明了效率低的原因。”
这项研究成果最近在《干细胞报告》杂志上发表了。
神经嵴细胞位于皮肤毛囊下方,从遗传学角度来看,它们容易发育成神经元。这并不奇怪,因为皮肤中的许多细胞类型在胚胎时期都和神经元起源于同一个地方 —— 外胚层。外胚层是胚胎发育过程中形成的三层细胞中的最外层。
这个团队是通过对细胞重编程研究中的实验数据提出质疑来推动这项研究的,他们思考这些数据该如何依据细胞身份的灵活性来解释。
这其中包括了来自一个胚胎层的成熟细胞如何能直接重编程为另一个胚胎层的成熟细胞的理论,即便这三个胚层有着不同的发育历程。他们猜测,细胞重编程只能发生在来自同一个胚芽层的干细胞到成熟细胞之间。
“我认为,那些关于直接重编程的说法,要么是夸大其词了,要么是对数据的解读不准确。” 贝莱尔 - 希基说,“乍一看,我们好像是发现了能重编程为神经元的皮肤细胞,但实际上我们找到的是在皮肤中、来源于大脑的干细胞。”
神经嵴干细胞在全身各处都有,像皮肤、骨骼、结缔组织里都有它们的身影。它们分布广泛,能被重编程成多种类型的细胞,而且在皮肤内就可以获取,这让它们成为了干细胞移植治疗疾病的潜力股。
“其他研究细胞重编程的人可能没注意到神经嵴干细胞,因为虽然它们在全身广泛存在,但数量稀少。” 这项研究的首席研究员、唐纳利中心和多伦多大学泰默蒂医学院分子遗传学教授德里克・范德库伊(Derek van der Kooy)表示,“所以,它们可能会被误认成各种组织的成熟细胞,而这些成熟细胞似乎是可以被重编程为其他细胞类型的。我觉得我们发现了一组独特的干细胞,对它们展开研究,能让我们了解细胞重编程的真正潜力。”
这项研究得到了加拿大卫生研究院、克雷姆比尔基金会和 “设计医学” 项目的支持。
这一发现的意义在于革新细胞重编程理论,纠正流行误解,指出存在特殊干细胞在重编程中起关键作用,让细胞重编程理论更精准,避免错误假设引导研究方向。
同时提醒科学家们在研究细胞转变时,不能简单地假设细胞可以随意改变身份,而是要考虑细胞本身的起源和特性。