控制胚胎干细胞分化的关键分子

　　

    生物通报道：霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute，生物通译者注释)研究人员发现一种蛋白——Lhx2，有助于开发新的治疗方法以促进烧伤/创伤患者新生皮肤的生长。这种蛋白帮助毛囊干细胞维持未成熟未分化的状态。这个研究成果也为探讨干细胞如何调控以维持未分化形式的机理开辟了新思路。洛克菲勒大学霍华德休斯医学研究所研究人员Elaine Fuchs和论文第一作者Horace Rhee于4天前在Science期刊上（2006－6－30日，生物通译者注释）发表了这些结果。

干细胞是一种未成熟、高度未分化的“祖细胞”（progenitor cells，生物通译者注释 ），具有自我增殖、高度增殖和多向分化的潜能——干细胞能够自我增殖的同时，还能够分化为各种类型的成熟细胞以形成组织和器官，源源不断地供应各种类型的成熟细胞满足机体需求。干细胞以一种特定形式分裂，一个子细胞分化为成熟细胞，一个子细胞仍然保留未分化状态，从而确保持续而稳定的干细胞的数量。干细胞的生长和分裂得到特定的细胞微环境（niche，生物通译者注释）的支持和调控。科学家目前致力于研究如何将干细胞定向诱导分化为特定的成熟体细胞，用以修复受损皮肤、大脑、心脏等器官。

“毛囊是一个研究干细胞生长分化机制的理想模式，因为在毛囊我们能够找到干细胞微生态环境的确切位置，” Fuchs说：“我们知道在那里有大约多少细胞，并且这些细胞生长循环并不频繁。这使我们可以监测这些皮肤上的干细胞何时以及如何被利用。”

在生长发育过程中成人干细胞是如何建立，这一点目前所知甚少。Rhee和Fuchs研究出一种方法可以从小鼠胚胎中分离早期毛囊前体细胞的机制。利用一系列遗传和分子标记，可以将毛发前体细胞和还未特异化的滤泡型上皮细胞分开。然后他们利用DNA微列阵技术对比这两种细胞基因。DNA微列阵也叫做DNA芯片，可以同时检测一个细胞中上千种基因的表达情况。通过对比，他们发现两种细胞中有1349种基因存在表达差异。并且，胚胎毛发前体细胞大量表达的许多基因在成人毛囊干细胞中也大量表达，提示胚胎毛发前提细胞和成人干细胞具有相似功能。

在他们的研究成果中特别提到Lhx2基因，在生长的毛囊细胞中的表达量是在其它临近的上皮细胞中的18倍。Lhx2作为转录因子，是一个中心调控蛋白。此前的研究成果已证实Lhx2调控发育过程的许多环节，但是它在干细胞和上皮中的作用还有待研究。Fuchs实验室的后继工作发现，随着发育进行，在成人毛囊干细胞的微环境中，Lhx2基因的表达逐渐受到限制。

通过对比Lhx2过量表达小鼠和Lhx2基因敲除小鼠，研究人员进一步探讨Lhx2的调控作用。结果表明过量表达倾向于抑制细胞分化，基因敲除促进干细胞分化。所以，Lhx2在细胞分化过程中具有“刹车”的作用，可以维持细胞处于静止、未分化状态。

Rhee和Fuchs也对携带有各种毛囊形成过程调控缺陷的胚胎进行了研究，观察在这些胚胎中Lhx2的表达是否活跃。研究表明Lhx2在触发毛囊干细胞特异化的过程中作为下游信号，而在干细胞分化为毛发细胞的过程中作用于上游信号。Fuchs说：“这些告诉我们，Lhx2是早期干细胞维持的一个标志，但本质上不是毛囊分化所必需的。”

Fuchs认为Lhx2的发现为研究干细胞生物学提出了有用的信息。Lhx2是利用什么机制促使干细胞向不同方向分化？研究结果支持以下观点，即干细胞必需接受不同的信号从而向不同方向分化。发现Lhx2同样有助于我们探讨一个基本的问题：干细胞微环境如何维持稳定平衡的数量，从而保证每次使用后都能得到有效的补充。

关于毛囊干细胞的一些初步发现都可能有令人期待的临床应用前景，Fuchs表示，将成人上皮细胞用于治疗烧伤和慢性皮肤溃疡，目前对于科学家来说是具有很大的吸引力的一项课题。研究人员一直在致力研究“重塑”细胞以制备各种不同类型的细胞，从而用于修补受损器官，而来自皮肤的干细胞在这个领域有机会扮演重要角色，因为皮肤容易获得，并含有丰富的干细胞，因此皮肤干细胞在临床应用是非常值得考虑的。要开发这个领域的应用前景，首先要明确干细胞的功能，特别是自我更新和自我维持的功能。这个研究成果可以改善并且推动干细胞在这个领域的应用。

来源：美国霍华德休斯医学研究所 生物通记者宗敏