科学家将下体细胞转化为面部软骨

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。

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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