美国波士顿儿童医院的科学家的研究表明,那些可强表达WNT3基因的干细胞更趋向于发育为胰腺、肝脏和膀胱等组织及其细胞。这个发现意味着,还存在一些其他的基因可能也可以作为生物标记物,预示着干细胞未来的发育走向。这类生物标记物使得科学家可以根据研究的需要,利用这些生物标记去选择干细胞并使之发育为所需要的不同类型组织。这项最新的研究发表在Cell旗下的Stem Cell Reports杂志的创刊号上。
所有的人类胚胎干细胞以及诱导多能干细胞都可以发育或者分化为机体中的各种细胞或组织。但是,人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞的不同细胞系间的分化潜能——也就是发育为特定细胞类型的能力彼此之间并不完全相同。它们各有偏好,有的偏好发育成为内胚层(将形成消化道、肝脏、胰腺等),有的偏好发育成为中胚层(将形成软骨、循环系统、肾等),有的偏好发育为外胚层(将形成角膜、神经系统、牙齿等)。
它们的这种偏好会对干细胞研究带来非常重要的影响。
领导这项研究的Yi Zhang博士解释说:“如果你想要干细胞分化为胰腺细胞,那么你需要选择具有较高的分化为内胚层潜力的细胞系。这就像运动员和运动项目一样。有的运动员适合足球,有的适合棒球,而有的擅长游泳。每种细胞系都有其自身的长处,我们的挑战就是去了解它们的长处是什么。”
在目前的干细胞研究中,科学家们为了得到自己所需的细胞而必须以相同的分化程序对不同的干细胞系进行检测,然后才能找到可高效分化为自己所需细胞类型的干细胞系。这个检测过程会耗费研究人员大量的时间与精力。干细胞研究人员希望,能够无需开展完整的分化实验就能找最适合自己研究用的干细胞系。
WNT3基因可作为内胚层分化的生物标记物的这个发现来自于研究人员Wei Jiang博士的胰脏细胞发育研究。Yi Zhang说,“为了找出可用来生成胰腺β细胞的干细胞系,Wei Jiang对不同的细胞系进行了检测。他注意到,WNT3基因的表达与内胚层的分化效率存在关联,可以作为一个很好的生物标记物。”后续的研究证实,利用WNT3基因在人类胚胎干细胞中的表达水平可以预测不同人类胚胎干细胞系分化为内胚层的潜力。
此外,他们的研究还发现,通过操控WNT3基因的表达可以改变特定人类胚胎干细胞系的分化潜能。增强或抑制WNT3基因的活性使得人类胚胎干细胞相应地更易于或难以分化为内胚层。但是,对于WNT3基因影响胚胎干细胞分化潜能的机制目前还没有明确的答案,这是研究者们需要继续探索的课题。不过,通过这一研究发现,他们认为可能还存在其他的基因可作为预示胚胎干细胞发育走向的生物标记物。
Yi Zhang博士表示,他们希望能够找到其他的这里基因,并由此开发出一种评分系统。利用这套评分系统可以对各种不同人类胚胎干细胞及诱导多能干细胞的分化走向进行评估,从而方便干细胞研究者更快地找到自己所需的细胞系。