Development,Cell創(chuàng)刊15周年：追問什么是關(guān)鍵問題

2016年09月26日訊 創(chuàng)辦于2001年的Developmental Cell雜志是Cell出版社旗下的老牌期刊，也是發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的著名期刊。今年是Developmental Cell創(chuàng)刊15周年，最新一期（9月26日）雜志作為特刊介紹了針對(duì)細(xì)胞生物學(xué)與發(fā)育生物學(xué)中基礎(chǔ)問題，近年來的一些概念上和技術(shù)上的新進(jìn)展。

在這十五年間，細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)研究領(lǐng)域的研究不斷的變深變寬，但是基礎(chǔ)性問題仍然存在：細(xì)胞如何界定身份，如何進(jìn)行調(diào)控？一個(gè)細(xì)胞如何與它的鄰居相互交流溝通形成組織？多種細(xì)胞類型混合復(fù)合物如何形成一個(gè)活體，能呼吸的有機(jī)體？

隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們對(duì)這些問題有了新的了解途徑，也有了更多的結(jié)論，最新特刊就以社論，評(píng)論，綜述等形式就幾個(gè)關(guān)鍵方面進(jìn)行了介紹。比如Matteo Perino 和Gert Jan Veenstra 探討了近期細(xì)胞身份（cell identity）調(diào)控研究的新進(jìn)展，以及染色質(zhì)水平上的動(dòng)力學(xué)與組織發(fā)育可塑性。

細(xì)胞依賴于一些途徑來確立它們的身份和功能。來自斯坦福大學(xué)的研究人員曾發(fā)現(xiàn)了標(biāo)記人體中不同類型細(xì)胞身份的一種新型機(jī)制，其阻止了細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌念愋汀＿@個(gè)標(biāo)記就是表觀遺傳修飾，研究人員發(fā)現(xiàn)根據(jù)廣大H3K4me3區(qū)域的染色質(zhì)定位，他們就可以將肝細(xì)胞與肌肉細(xì)胞或腎細(xì)胞區(qū)分開來。此外，他們還注意到這些H3K4me3區(qū)域往往標(biāo)記的是對(duì)細(xì)胞功能至關(guān)重要，或是幫助細(xì)胞確立獨(dú)特身份的一些基因。例如，在胚胎干細(xì)胞中它們出現(xiàn)在控制細(xì)胞特化能力的一些基因上。

還有來自洛克菲勒大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一個(gè)蛋白Sox9主導(dǎo)控制了細(xì)胞的可塑性。研究小組將Sox9描述為是一個(gè)“先鋒因子”，它為激活毛囊中與干細(xì)胞身份相關(guān)的基因奠定了基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究指出就干細(xì)胞可塑性來說，Sox9似乎是主導(dǎo)因子，其激活超級(jí)增強(qiáng)子放大了與干性相關(guān)的基因。這一研究發(fā)現(xiàn)使我們重新認(rèn)識(shí)了干細(xì)胞在處于過渡狀態(tài)，例如在培養(yǎng)基中或修復(fù)損傷時(shí)選擇命運(yùn)和維持多能性的方式。

此外，Kai Kretzschmar 和Hans Clevers介紹了類器官（Organoid）近期在發(fā)育生物學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展，所謂類器官狹義來說就是原生動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)分化形成某些類似高等動(dòng)物器官的結(jié)構(gòu)，2013年是類器官的蓬勃發(fā)展之年，在這一年，人們成功培養(yǎng)出了多種類器官細(xì)胞團(tuán)，如科學(xué)家們對(duì)人類iPSC進(jìn)行重編程，生成了三維肝芽。

而另一方面，這種工具也幫助科學(xué)家們更進(jìn)一步了解了發(fā)育過程中的分子機(jī)制，比如今年的一個(gè)研究小組利用類器官發(fā)現(xiàn)了乳腺細(xì)胞是如何回應(yīng)EGF梯度的，這個(gè)信號(hào)有助于形成導(dǎo)管。但是，要將這些大細(xì)胞集群暴露于淺梯度，是非常困難的。他們需要一個(gè)1厘米芯片，因?yàn)轭惼鞴賹?00到200微米，以及細(xì)胞外基質(zhì)和蛋白質(zhì)支架的空間。為此他們利用立體光刻--一種3D打印技術(shù)創(chuàng)建一種設(shè)備，在EGF梯度中播種了不同大小組群的乳腺上皮細(xì)胞。這對(duì)于研究系統(tǒng)發(fā)育來說具有重要的意義。

今年寨卡病毒受到了不少關(guān)注，一項(xiàng)研究也利用類器官幫助研究人員在發(fā)育神經(jīng)組織中觀察寨卡病毒感染。這些微型生物反應(yīng)器可用生成三種類型的腦區(qū)域特異性類器官（前腦、中腦和下丘腦），它們可以存活及生長長達(dá)100天。這一時(shí)間跨度允許研究人員在與極早期和中期妊娠相當(dāng)?shù)陌l(fā)育階段中誘導(dǎo)寨卡病毒感染。三維實(shí)驗(yàn)復(fù)制出了以往的研究發(fā)現(xiàn)：寨卡病毒喜歡感染神經(jīng)干細(xì)胞，支持了在懷孕的前三個(gè)月發(fā)育大腦風(fēng)險(xiǎn)最大這一臨床發(fā)現(xiàn)。

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