干细胞维持多能性所必需的基因

　　[AD340X300]

    [生物通讯]在试图了解干细胞的本质特征的过程中，宾夕法尼亚大学医学院的研究人员识别出一个对于维持干细胞自我更新的能力至为关键的调控基因。

    根据这一发现，Foxd3 基因是干细胞多能性－－即干细胞在哺乳动物胚胎中分化为不同类型组织细胞的能力－－所必需的因子。他们的研究结果发表在10月15日期的《基因与发育》（Genes and Development）上。

    “干细胞是一类独一无二的组织类型，具有巨大的疾病治疗潜力，但如果我们打算利用干细胞，我们就应该了解它们分化能力背后的基础。”宾夕法尼亚大学细胞与发育生物学系的助教Patricia Labosky博士说道。“在干细胞的所有调控基因中，似乎是Foxd3基因的表达起着防止干细胞迅速分化也就是发育成不同组织类型的作用，控制干细胞的分化才能使胚胎维持有足够的干细胞保证继续的正常发育。”

    为研究Foxd3基因的功能，Labosky 和她的同事培养出Foxd3基因突变失活的小鼠品系，然后对这些小鼠进行基因分析以确定Foxd3蛋白的作用。

    Foxd3缺失的胚胎不会存活很长时间。虽然存在部分卵黄囊（胚外膜的一种,供应早期胚胎发育时需要的养分)的形式，然而含有所有组成发育胚胎的机体的细胞的内部细胞团无法扩大到足以产生胚胎和一些支持组织的程度。没有Foxd3，小鼠胚胎就无法维持足够的干细胞幸免于发育过程中的一个关键点。

    “我们的发现暗示，Foxd3 是少数几个作为发育胚胎的‘总开关’的基因之一。”Labosky说。“这些基因通过打开或关闭其它基因作为对胚胎中信号的应答从而决定了干细胞的命运。”

    Foxd3可以加入到早先识别出的胚胎发生的早期阶段中胚胎控制干细胞多能性的基因大家族中，这个家族已包括Oct4、Fgf4和Sox2等成员。这表明Foxd3的功能区或是在Oct4、Fgf4 和Sox2基因的下游，或是沿一条与它们平行的通路。

    研究人员查明，通过补充进非突变的胚胎干细胞到Foxd3突变的胚胎中，可以恢复胚胎的正常发育，这说明Foxd3是在内部细胞团以及衍生细胞中活动的。根据Labosky，Foxd3是哺乳动物干细胞的一个关键调控基因，在人类基因组中也存在对应的版本。Foxd3基因表达是人类胚胎干细胞的一个诊断特征，这表明这个基因在小鼠和人类细胞中可能是以相似的方式执行功能的。

    “如果我们打算利用干细胞作为临床治疗的手段，那么识别出控制干细胞分化过程的关键调控基因如Foxd3等绝对是至为重要的。”Labosky认为。“一旦我们了解这这些基因是如何执行功能的，我们距离塑造干细胞为满足我们需要的形式就为时不远了。”

消息来源：宾夕法尼亚大学医学中心

生物通编译自BIO.COM