《Nature》肠道的新干细胞模式被发现了

干细胞是创造医疗的热门话题。然而，科学家们仍然不完全了解它们是如何选择分裂或分化来更新器官的。研究人员现在发现了一种新的生物物理机制，可以调节小鼠肠道内的干细胞。在那里，干细胞不仅仅是由内在的分子标记来定义的，还取决于它们在环境中的位置和运动。这可能会对可能的新疗法产生影响。

　　

   

   

干细胞在肠隐窝底部分裂，产生的细胞被向上推到绒毛的顶部，在那里它们被丢弃    

你的肠道是一个奇妙的地方。一层特殊的细胞覆盖在你的小肠和大肠的内部，从你所吃的食物中吸收营养和水分，同时防止任何有害物质进入你的系统。这一层被称为肠上皮。每4到7天，它就会利用干细胞进行彻底的自我更新。这是一种特殊的细胞类型，既可以通过分裂自我更新，也可以分化出任何其他类型的细胞来更新你的器官。然而，科学家们仍然不知道他们是如何做出这些决定的，也不知道是什么定义了干细胞。

Bernat Corominas-Murtra他曾是奥地利科学技术研究所(ISTA)的博士后，现在是格拉茨大学的助理教授，他与Jacco Van Rheenen在阿姆斯特丹的团队合作研究肠上皮干细胞。他们发现了一种令人兴奋的新机制，可能会改变我们对干细胞是什么的理解。他们的研究结果发表在《Nature》杂志。

肠道上皮只有一层细胞，厚且不断更新。它遍布绒毛，看起来像微小的触手覆盖在小肠和大肠的内部。绒毛之间的组织中有一些小袋，叫做肠隐窝。这个名字可能会让人想起一些神秘的东西，这可能与那里真正发生的事情并不遥远。“在隐窝的底部，上皮中的干细胞在不断分裂。一些产生的细胞作为干细胞留在隐窝中，其他的被推向周围绒毛的尖端，”Corominas-Murtra解释说，“在那里，它们最终分化成具有功能的细胞类型，允许肠功能，并在几天后被丢弃。这种情况一直在你体内发生，如果这种机制崩溃，你可能会遇到严重的医疗问题。”

在研究小肠和大肠中的干细胞时，科学家们一开始感到困惑。Corominas-Murtra继续说:“我们通常认为干细胞是由细胞固有的生化特性决定的，就像我们可以识别的生化标记一样。我们发现，在具有这种传统干细胞标记的细胞中，许多细胞实际上从未作为干细胞发挥作用，而是被推出隐窝被丢弃，对肠道的长期更新完全没有贡献。我们还看到，虽然经典标记预测的干细胞数量在小肠和大肠中是相同的，但实际上在小肠中作为干细胞工作的干细胞数量是在大肠中干细胞数量的两倍。”因此，科学家们想要了解是什么决定了哪些细胞实际上扮演了干细胞的角色，他们发现了一个令人惊讶的新机制，可以调节隐窝中的干细胞。

“我们发现这些细胞是否表现为干细胞完全取决于它们的位置!上皮细胞不仅像传送带一样被下方的细胞分裂从隐泡向外推，还涉及另一种运动，”Corominas-Murtra解释说。科学家们发现，上皮细胞也积极地以随机的方向移动——如果你愿意，可以沿着传送带来回移动。通过这种方式，已经被传送带推了一段时间的细胞可以回到隐窝底部，并再次在那里作为干细胞分裂和补充上皮细胞。Edouard Hannezo解释了这些发现的可能含义，“这些运动构成了一种新的环境机制，决定了哪些细胞能像干细胞一样发挥功能。在小肠中，调节运动的分子信号比在大肠中更强，所以细胞可以更频繁地移动回隐窝。这就解释了为什么小肠中实际工作的干细胞比大肠中要多。这可能会对我们理解干细胞到底是什么以及如何在医疗应用中使用它们产生重大影响。”

这一见解建立在ISTA的Bernat Corominas-Murtra和Edouard Hannezo之前的研究以及Van Rheenen小组的工作之上。Corominas-Murtra等人的发现建立在最初的物理学背景，他们创建了一个肠道上皮层的高级数学模型，其中包括细胞离开隐窝和返回隐窝的运动。利用他们的模型，他们可以预测在小肠和大肠中实际工作的干细胞的数量。来自欧洲各地的其他一些研究小组利用显微镜和遗传学的最新方法设计了实验，以验证这些预测，并发现它们是准确的。他们甚至试图抑制隐窝中的化学信号，结果发现，这正如预期的那样减少了工作干细胞的数量。

Retrograde movements determine effective stem cell numbers in intestinal crypts