研究阐明角膜更新机制和发病率

干细胞可以识别和监测在成熟的组织吗?如何应对我们的器官组织细胞的需要频繁的更新,需要保护干细胞卫生组织暴露于环境危害吗?

合作的两个研究实验室Rappaport医学院在以色列工学院技术最近取得了一双开创性的文章关注cornea-the透明组织的更新和发病机制,对视力至关重要,是眼睛的“皮肤”。以类似的方式对皮肤、角膜细胞不断脱落,补充新细胞来自干细胞。

与皮肤不同,明确的角膜缺乏色素,保护我们的皮肤。因此,它是高度暴露在有害辐射。这是其中的一个原因角膜干细胞本地化的异色边缘,不透明透明的角膜和巩膜之间的狭窄地带(眼睛的白色部分)。的许多特性这些缘的干细胞(lsc)例如,患病率、异质性和分子签名在很大程度上是未知的。这种差距的知识暂停LSC-based疗法治疗失明的发展。此外,主题的干细胞如何应对不同的生理限制干细胞生物学中是一个关键的未解决的问题。

在第一篇文章中,发表在细胞干细胞,两个未知的角膜干细胞领域被发现。每个细分市场被发现含有独特的干细胞数量,确保其更新。第二篇文章发表在eLife,介绍了复杂的控制机制,保护角膜之间维持一个平衡细胞死亡和自我更新的组织。本文讨论了干细胞和分化细胞的基本属性如何影响干细胞的维护在一个偏远的,保护区和细胞周转率,“新鲜”,和老化。这些突破,强调跨学科研究的重要性,都要归功于Ruby Shalom-Feuerstein教授的实验室之间的合作,专门从事干细胞研究,和教授的实验室Yonatan Savir,专攻定量生物学和生物物理学。

跟踪和识别

这项研究发表在细胞干细胞是由安娜Altshuler博士和阿雅Amitai-Lange, Shalom-Feuerstein教授的实验室。他们集成吗创新技术,包括RNA序列在单细胞水平上,和先进的克隆血统tracing-identification“后代”的一个特定的细胞。产品是一个前所未有的阿特拉斯,描述了缘的干细胞的基因签名及其完整的血统。

这个地图集的结果表明,异色边缘提供两种干细胞数量位于两个不同的领域没有先前描述,并创造了“外”和“内在”的异色边缘。内异色边缘包含lsc人口活跃,分裂频繁和经常更新角膜。外异色边缘包含一个静止的人口,或休眠,lsc划分更多的就更难,它的功能是保护角膜的边界,并作为紧急水库干细胞引起损伤。数学分析体内克隆生长动力学表明,LSC人口丰富均等的细胞遵循随机原则,符合中性竞争利基,规定他们的生存或灭绝。最后,该研究还发现了一种新的免疫系统的T细胞的功能,作为外异色边缘利基和控制细胞分裂频率和外lsc愈合过程。

根据Shalom-Feuerstein教授,“传统的教条不需要分带或异质性异色边缘,和LSC视为一种罕见的细胞周围丰富的短暂的祖细胞。假设的稀缺实体从未发现尽管数十年的研究。本研究提出了一种新的教条描述两个离散LSC人群普遍存在在他们的利基,它揭示了他们的签名,动力学和功能。我们希望这将为更好的理解铺平道路LSC参与角膜致盲的疾病。LSC遗传图谱的签名和利基组件可能转化为优化LSC净化和成长在我们的文化中菜目前相当有限。”

之间的死亡率和更新

干细胞生物学中的一个关键问题是干细胞如何准确平衡细胞损失和完全调整组织的发展和维护它的大小和完整性。第二项研究,发表在eLife为首的医科学生Lior Strinkovsky和博士生Evgeny Havkin (Savir实验室),关注这个话题。研究人员开发了一个数学模型,描述了角膜细胞更新的动态,和测试各种假设和定义之间的控制机制,创建了一个平衡在角膜组织中细胞更新和衰老死亡的细胞。

干细胞的研究人员评估不同的假设可以维持组织内稳态和测试他们的可行性。分析揭示了一个固有的角膜细胞的寿命之间的关系(他们可以分裂的次数)和细胞互相影响,它们的长度复制(一个分裂细胞竞争只有它最近邻细胞或影响较大的社区吗?)。这些关系的含义之一是“短命”祖细胞被认为拥有寿命3 - 4部门可能比以前所认为的10 - 20倍的寿命。

“许多我们身体的组织(如角膜和皮肤)是一个永恒的细胞死亡和重生,和干细胞中起到至关重要的作用在组织的再生能力,“Savir教授说。“然而,我们还不完全了解干细胞生成新细胞,以便控制能力组织保持正确的大小。同时,普通电池的寿命有重要的作用在维护之间的平衡的新细胞生成和细胞死亡的数量。我们的工作铺平了道路,假设可以很容易地通过实验测试。”

干细胞的一个新的视角

研究人员估计他们的发现支持了理解的传统模式罕见的干细胞是无效的。目前的研究成果具有重要意义的基本性质的理解在不同的组织如皮肤干细胞,肌肉,毛囊和骨髓。

研究人员希望揭示人物的身份和缘的干细胞的基因签名在这个研究将铺平道路的理解角膜疾病的发展过程和其他人来说,干细胞在不同组织的破坏,也会导致发展创新的治疗方法和新技术来修复受损的器官如角膜,除此之外通过使用药物目标受损基因通路与小细胞,干细胞及其交互支持他们。

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