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在Cell中:首次发现胚胎内皮细胞分化可塑性

作者:admin 来源:Cell 发布时间: 2017-02-26 12:52  浏览次数:
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 加州大学洛杉矶分校UCLA的干细胞研究者们首次发现胚胎内皮细胞(发育早期生成造血干细胞的场所)具有令人惊讶的可塑性。科学家发现一种转录因子(通过调节其他基因控制细胞命运的基因)的缺失,使造血组织中负责生成造血干细胞和祖细胞的前体细胞出人意料的生成了搏动的心肌细胞。

这想研究使胚胎内皮细胞可以作为心肌细胞的来源,将有助于人们将心脏干细胞应用于再生医学,文章资深作者UCLA生命科学院分子、细胞和发育生物学副教授Hanna Mikkola博士说。
“结果叫人难以置信,超出了我们的想象,”Mikkola说。“胚胎血管系统的微环境一般是生成血细胞,而仅仅一个因子Scl的缺失居然能生成心脏细胞,从根本上将一个造血器官转变成为一个心脏发生的器官。”
这项历时两年的研究发表在8月3日的Cell杂志上。
研究人员一开始还不敢相信他们得出的结论,至到后续实验予以了证实。“为了确保没有出错,我们进行了重复实验,发现结果还是一样,”Montel-Hagen说“这说明Scl是调控的指挥者,指导内皮细胞的基因适时开启或关闭。”
研究团队通过芯片技术检测在胚胎内皮细胞生成造血干/祖细胞中发挥作用的基因,他们发现当Scl缺失时,生成心肌细胞所需的基因被激活。而唯一的区别就是在决定细胞命运的过程中缺少了Sc。
“我们已经知道Scl具有负责调解血细胞发育的作用,当它缺失时血细胞不能生成,”Van Handel说。“然而去除Scl会使造血组织中形成完全功能的心肌细胞,这真是史无前例。”
研究人员对缺乏Scl的胚胎的卵黄囊yolk sac(血细胞生成的最初场所)进行了研究,发现其在四小时内生成了搏动的心肌细胞。研究人员还在心室壁内膜的Scl缺陷型胚胎中发现了类似的生成心肌细胞的潜能。
那这些内皮前体细胞是否能形成其他相关组织呢(如骨骼肌、骨或者肾)?研究人员进一步进行了分析,但并未发现相关遗传学证据。研究人员总结道,这种内皮细胞在Scl缺失后的默认模式就是生成心肌细胞。
该研究也将有助于细胞重编程研究,细胞重编程是指通过添加因子诱导细胞进行转化。研究人员指出,通过抑制Scl这种因子来推动细胞转化为心肌细胞可能更加安全。
“该研究为心脏干细胞开辟了新的来源,”她说。“也为我们提供了更多关于心脏前体细胞生成和调节的信息,有助于引导人们找到生成新心肌细胞替代受损细胞的方法,以治疗相关心脏疾病。”
研究人员计划对这些由内皮细胞生成的心脏前体细胞的发育和再生能力进行深入研究,并希望揭示Scl同时控制两种细胞分化途径的机制。
原文摘要:
Scl Represses Cardiomyogenesis in Prospective Hemogenic Endothelium and Endocardium
Endothelium in embryonic hematopoietic tissues generates hematopoietic stem/progenitor cells; however, it is unknown how its unique potential is specified. We show that transcription factor Scl/Tal1 is essential for both establishing the hematopoietic transcriptional program in hemogenic endothelium and preventing its misspecification to a cardiomyogenic fate. Scl/ embryos activated a cardiac transcriptional program in yolk sac endothelium, leading to the emergence of CD31+Pdgfrα+ cardiogenic precursors that generated spontaneously beating cardiomyocytes. Ectopic cardiogenesis was also observed in Scl/ hearts, where the disorganized endocardium precociously differentiated into cardiomyocytes. Induction of mosaic deletion of Scl in Sclfl/flRosa26Cre-ERT2 embryos revealed a cell-intrinsic, temporal requirement for Scl to prevent cardiomyogenesis from endothelium. Scl/ endothelium also upregulated the expression of Wnt antagonists, which promoted rapid cardiomyocyte differentiation of ectopic cardiogenic cells. These results reveal unexpected plasticity in embryonic endothelium such that loss of a single master regulator can induce ectopic cardiomyogenesis from endothelial cells.
 

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