再生醫(yī)學研究的一個重要課題是:清楚地了解干細胞是如何分化為特殊的器官和組織的.現在,加州大學的Santa Barbara為這一領域的研究增添了新的發(fā)現,他的研究小組確定了果蠅中決定干細胞產生不同類型的子細胞的機制.這些結果被發(fā)布在今日的Proceedings of the National Academy of Sciences上.
果蠅是干細胞生物學研究的一個*的模型.為了觀察自然環(huán)境中的干細胞,UCSB的分子、細胞和發(fā)育生物學教授Denise Monl研究了果蠅的卵巢.通過這些工作,該小組闡明了卵泡細胞分化的zui早期階段.“很明顯,簡單動物控制細胞行為的基本原理是保守的,即該原理也控制了人類的細胞行為.”她說：“有太多的知識我們可以通過研究簡單生物模型來了解.”
       castor（Cas）基因編碼一個表達于濾泡干細胞（follicle stem cells, FSCs）中的結構核蛋白.研究人員發(fā)現在胚胎發(fā)育過程中,Cas對產生特殊類型的大腦細胞起到了關鍵作用,并且?guī)椭S持了整個生命過程中的FSCs.“確定了果蠅中的這一重要蛋白質,我們就能夠檢測是否人類中該蛋白質的同源物對干細胞及其子代也是重要的.”Monl說：“我們對控制干細胞行為的分子了解的越多,就能更近一步地達到我們控制這些細胞的目標.”
        Cas和Eya的互補模式揭示了早期發(fā)育階段極細胞和柄細胞的逐級分化.另外,它還提供了一個指示細胞命運的標記物,并闡明了FSC后代發(fā)生不同命運的分子和細胞機制.
       在早期分化過程中,卵泡細胞經歷了雙項選擇.那些將變?yōu)樘鼗毎穆雅菁毎挥诼咽业膬蓸O,并接著變?yōu)閮煞N類型的細胞——極細胞和柄細胞.3種基因——Cas,Eya和Hh,以不同的組合發(fā)揮作用,有時會強制性的決定形成哪類細胞.Cas是極細胞和柄細胞完成細胞命運所需的,而Eya是這些細胞命運的一個負調控因子.Hh是Cas表達必需的,并且Hh信號對Eya的抑制是必要性的.
Monl解釋說：“如果只得到了這些標記物中的一種,你很難評估事情的發(fā)展情況.所有的細胞看起來都是一樣的,你沒辦法知道什么時候會發(fā)生什么事情.但是現在,我們能真實地了解到細胞如何獲得了不同的特性.”
        Hh在胚胎發(fā)育、成人體內平衡,出生缺陷和癌癥等多方面發(fā)揮作用.Hh拮抗劑目前正在進行臨床試驗,用以治療幾種類型的癌癥.但是由于Hh信號在如此多不同類型的細胞和組織都是重要的, 這一抑制劑的系統性傳遞可能會導致嚴重的副作用.因此確定必要的、特定組織的Hh感受器可以更具體地識別治療目標.

           她的研究小組將進化保守的Cas基因與另外2個進化保守的基因hedgehog （Hh）和eyes absent （Eya）置于一個基因回路中,用來決定特化細胞后代的命運.另外,他們還確定了Cas可以作為Hh信號的一個關鍵的、組織特異的靶標,它不僅在維持FSC方面發(fā)揮關鍵作用,而且還幫助維持了FSC后代的多樣化.