30年的干细胞“不朽链假说”被颠覆

　　

生物通报道：成体干细胞如何保护自己不会因为基因突变的累积而发生癌变呢？在三十多年来，许多科学家认为“不朽链假说”（immortal strand hypothesis）能够解释这个疑问。

 

不朽链假说认为，成体干细胞在细胞分裂过程中以一种不随机方式分离它们的DNA, 即新复制产生的染色体都用于构建子代细胞，而干细胞自身的染色体保持不变，稳定地作为正确的模板。

 

但是，一项最新的研究却彻底颠覆了这种理论并证实，哺乳动物造血干细胞的分裂方式与其他细胞是一样的，它们自身的染色体在子代中是随机分配的。这项研究的结果刊登在8月29日的《自然》杂志上。

　　尽管近年来的一些研究找到了支持不朽链理论的证据，但还有一些对果蝇和线虫进行的研究显示，成体干细胞DNA确实是随机在亲代和子代间分配的，并没有刻意保留最初的模板链。

　　美国密歇根大学的干细胞生物学家Sean Morrison和同事对造血干细胞进行了深入研究。研究组标记了血形成小鼠干细胞中的DNA，并且跟踪研究了它们在一系列细胞分裂过程中的运动状态。最终，他们没有发现任何证据显示“不朽链”机制将有害基因突变减少到最低。

 

这篇论文证实这种所谓的“不朽链假说”不是所有干细胞的一个通用特征。当然，研究人员也指出，其他组织中的干细胞或许也利用这个过程。

 

在发育的人体中，干细胞能够产生所有组织类型，并且在之后的生命过程中为受损、衰退的成熟组织提供替换细胞。成体干细胞在一个人的一生中连续分裂，以补充产生其他细胞类型时消耗掉的干细胞。

 

与身体内的大多数细胞相同，成体干细胞以有丝分裂方式进行分裂，即复制染色体并将一整套染色体分配到两个子细胞中的过程。

 

在1975年提出的“不朽链假说”认为分裂的成体干细胞总是保留较老的（或叫做不朽的）模板链。而新的容易出现突变的链则分配到子细胞中，以形成特化组织。这种不随机的染色体分配过程也就是所谓的不对称染色体分离。

 

为了检测这个理论，密歇根大学的这个研究组使用了一种叫做BrdU的DNA标记物质来处理小鼠几天时间，以使DNA能够整合上这种标签。然后，他们抽提这些造血干细胞来观察他们保留BrdU的量。

 

    最初10天，他们在小鼠的饮用水中加入5-溴2-脱氧尿嘧啶核苷（简称BrdU），它能选择性地掺入到处于细胞DNA合成期的单链DNA核苷酸序列中。随后，研究人员将饮用水换成清水，并在40天、70天和120天后分三批杀死并分析了一些小鼠。科学家认为，如果所有的BrdU都存在于干细胞中，那么就支持了“不朽链假说”；反之，BrdU分散开来则说明干细胞在复制过程中染色体是随机分配的。

　　事实表明，120天后，造血干细胞中的BrdU只剩下大约2%。进一步的实验也支持了这一结论。（生物通雪花）