去年,加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的研究人员在鸡胚胎中发现了神经嵴细胞的早期起源。神经嵴细胞是脊椎动物的胚胎细胞,遍布全身,产生多种细胞类型。现在,研究人员已经使用一个人类模型来弄清楚神经嵴细胞何时获得独特的分子和功能属性。
这项研究发表在《神经嵴细胞》杂志上,为神经嵴细胞的形成提供了新的见解,并概述了它们发育的短暂预期阶段。它还显示神经嵴谱系不同于多能干细胞。
神经嵴是发育中的胚胎中一个重要的胚胎细胞群,它产生神经元、神经胶质细胞和黑素细胞等细胞,以及构成骨骼和软骨的细胞。它的不正常发育与多种病理有关,从颅面畸形(如腭裂)到侵袭性癌症(如黑色素瘤和神经母细胞瘤)。
该研究使用了一个强大的人类神经嵴形成模型来证明从多能干细胞状态到神经嵴前体状态的快速转变。根据该模型,在多能干细胞状态下,当细胞向神经嵴细胞转变时,多能性标记物的连续丢失发生。
普拉萨德说:“我们通过探索早期神经嵴细胞的独特分子和功能属性,解决了多能干细胞向神经嵴细胞谱系分化的精确时间——这是以前从未确定过的。”“我们还在多能干细胞形成神经嵴的过渡阶段发现了独特的分子特征。”
研究人员提供了一个高分辨率的基因表达和表观遗传变化的时间图,并明确定义了神经嵴形成的阶段,他们说这应该是科学家识别和研究参与人类神经嵴形成的各种基因作用的宝贵资源。
神经嵴细胞被认为起源于外胚层,外胚层是胚胎发育最早阶段形成的三个胚层之一,但它们形成衍生细胞(如骨和牙齿形成细胞)的能力与发育和干细胞生物学的基本概念相冲突。
Garcia-Castro指出,该研究还建立了一种新的体外规格测试,以确定特定神经嵴细胞向其他胚层(如中胚层和内胚层细胞类型)的分化能力。该试验包括将潜在的特定细胞暴露在精确水平的信号中,刺激多能胚胎干细胞形成其他胚层,如中胚层和内胚层。
他说:“我们的研究表明,神经嵴细胞在激活Wnt信号后不久就脱离了多能干细胞状态。Wnt信号是一种古老的、进化上保守的途径,调节着细胞的关键方面。”“重要的是,通过我们新的规格测试,我们发现未来的神经嵴细胞在诱导后几小时内就失去了多能干细胞的中胚层和内胚层潜能特征。”