最新出版的《細(xì)胞》（Cell）雜志（6月11日）刊登了一篇題為“Pluripotency Factors in Embryonic Stem Cells Regulate Differentiation into Germ Layers”的特寫文章，描述了小鼠胚胎干細(xì)胞如何失去多能性，以及如何在胚層分化方向之間選擇，這篇文章公布后未到一周就登上了本月最受關(guān)注的十項研究成果。

這項研究由哈佛大學(xué)FAC系統(tǒng)生物學(xué)研究中心、干細(xì)胞與再生生物學(xué)系等處共同完成，通訊作者是哈佛大學(xué)分子和細(xì)胞生物學(xué)教授Sharad Ramanathan。

受精卵經(jīng)過卵裂被分割成很多小細(xì)胞，這些由小細(xì)胞組成的中空球形體稱為囊胚。囊胚細(xì)胞遷移、轉(zhuǎn)變形成原腸胚，由三層細(xì)胞層構(gòu)成：外胚層(ectoderm)、中胚層(mesoderm)、內(nèi)胚層(endoderm)。細(xì)胞首次在囊胚期胚胎的原始外胚層細(xì)胞中形成的多能狀態(tài)，在隨后的發(fā)育中會失去。目前科學(xué)家們并不清楚這種多能性向分化細(xì)胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。

在這篇文章中，研究人員分析了小鼠胚胎干細(xì)胞ESCs如何失去這種多能性，以及如何在各胚層之間進(jìn)行選擇的。他們通過解析維持多能性的轉(zhuǎn)錄循環(huán)動力學(xué)，從中發(fā)現(xiàn)Oct4和Sox2這兩種蛋白能維持ESCs的特性，并調(diào)控胚層的選擇。

Oct4是一種重要的干細(xì)胞調(diào)控蛋白，之前的研究曾發(fā)現(xiàn)這種蛋白能與基因中的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，使干細(xì)胞保持其多能性，Oct4可以有不同的作用機(jī)制，在和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合期間，一些小分子的結(jié)合會導(dǎo)致蛋白的化學(xué)變化。單也有研究人員提出Oct4并不具有調(diào)控成體干細(xì)胞的功能。而SOX2蛋白也是干細(xì)胞研究中廣泛關(guān)注的一種轉(zhuǎn)錄因子，是保持未分化胚胎干細(xì)胞自我更新的重要調(diào)節(jié)因素。

研究人員發(fā)現(xiàn)Oct4能抑制神經(jīng)外胚層分化，促進(jìn)mesendodermal分化，同時Sox2能抑制mesendodermal分化，而促進(jìn)神經(jīng)外胚層分化。生物機(jī)體發(fā)出不斷的發(fā)出不同的信號，調(diào)節(jié)Oct4和Sox2蛋白的表達(dá)水平，改變它們在基因組中結(jié)合方式，從而來控制分化的方向。

這些研究結(jié)果為胚胎干細(xì)胞分化調(diào)控提出了一種新的觀點，有助于科學(xué)家們更深入的了解祖細(xì)胞中調(diào)控細(xì)胞命運的轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)。

Ramanathan研究組在光遺傳學(xué)研究領(lǐng)域也獲得了重要的成果，他們利用光和遺傳學(xué)方法來追蹤神經(jīng)元之間互相激發(fā)或抑制的影響，揭示了在活體動物中神經(jīng)元相互交流的機(jī)制。

這種新方法為小神經(jīng)通路的分析提供了一個強(qiáng)有力的工具，能夠直接測量神經(jīng)元之間的交流，研究人員希望這項技術(shù)能夠最終更廣泛的用于檢測神經(jīng)通路中的活性傳播。

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