科学家将下体细胞转化为面部软骨
![Cells of the cranial neural crest region, where green are grafted cells from the trunk neural crest and red indicates cartilage. The grafted cells containing the new “gene circuit” are on the right, and are producing cartilage, whereas the green grafted cells on the left (the control) do not have the gene circuit and show no signs of cartilage. Credit: California Institute of Technology 科学家将下体细胞转化为面部软骨](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2016/2-scientiststr.jpg)
加州理工学院的科学家们利用鸟类胚胎进行了一项新的实验,将下半身的细胞转化为制造软骨的面部组织。研究人员发现了一个仅由三个基因组成的“基因回路”,它可以改变鸟类下半身细胞的命运,把它们变成在头部产生软骨和骨骼的细胞。
研究结果发表在6月24日的《科学》杂志上科学,可能最终导致面部骨骼或软骨缺失的治疗。例如,由于癌症而破坏的鼻子软骨是特别难以替代的。了解导致面部软骨发育的遗传途径可能有助于未来的干细胞治疗,患者自己的皮肤细胞可以转化并用于修复鼻子。
“当面部软骨和骨骼由于癌症或意外而丢失时,它们是很难被替代的,”加州理工学院阿尔伯特·比林斯·鲁多克生物学教授、《健康》杂志的资深作者玛丽安·布朗纳说科学报告。“我们的长期希望是,发现这种基因回路可能有助于重新编程患者自己的干细胞,以制造面部软骨。”
我们脖子以下的骨头,被科学家称为“长骨”,与我们头部的骨头来自不同的组织来源。作为胚胎,我们生来就有一种早期组织叫做神经嵴它沿着整个身体形成,从头部到脊髓的末端。这些起源于头部的神经嵴细胞被称为颅神经嵴,分化成我们的软骨和面部骨骼,包括颌骨和颅骨。相反,在颈部以下形成的所谓神经嵴干细胞,并不产生软骨或骨骼,而是在我们身体的其他地方变成神经细胞和色素细胞。Bronner和她的同事想要了解哪些基因调控着颅神经嵴细胞的发育,并使它们能够在头部制造软骨和骨骼。
![科学家将下体细胞转化为面部软骨](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800/2016/3-scientiststr.jpg)
为此,他们将躯干和头盖骨分开神经嵴细胞鸟胚层分成单独的群体,并寻找基因活动的差异。最初将十五个基因鉴定为仅在颅骨细胞中接通。研究人员选择了六种这些基因进行进一步研究。所有六种转录因子的代码 - 与DNA结合以打开和关闭其他基因的表达。在研究这些因素彼此之间的互动之后,科学家专注于三个,称为SOX8,TFAP2B和ETS,这是颅神经嵴电路的一部分。
然后用电穿孔技术将这三个基因插入正在发育的鸟类胚胎体内,特别是主干神经嵴。在这种方法中,电流被施加到细胞上,打开像DNA这样的分子可以通过的孔。接下来,研究人员将改变过的躯干细胞移植到胚胎的头部区域。五天后,躯干细胞发生了全新的变化:产生软骨。
“正常情况下,这些干细胞不会形成软骨,”Bronner说。“只要将三个基因引入这些细胞,就可以对它们进行重新编程,从而获得这样做的能力。”
Bronner说,她希望其他研究人员能利用这一信息进行细胞培养实验。通过添加新发现基因电路,也许与其他已知因素一起皮肤细胞在有盖培养皿中,有可能将它们转化为制造软骨细胞-创造未来面部骨骼治疗的关键的下一步软骨的损失。
该书的第一作者科学纸张,标题为“禽类神经嵴轴向身份和细胞命运”的重新编程,是卡特赫斯的Marcos Simoes-Costa。
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