弗吉尼亞大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)斑馬魚(yú)中的一種色素細(xì)胞可以在發(fā)育后轉(zhuǎn)化為另一種細(xì)胞類(lèi)型。
普拉特 - 常春藤基金會(huì)UVA生物系形態(tài)發(fā)生杰出教授David Parichy說(shuō)，他實(shí)驗(yàn)室的研究人員注意到斑馬魚(yú)上的一些黑色素細(xì)胞變成灰色，最后變成白色。當(dāng)他們看得更近時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了基因表達(dá)和色素化學(xué)的巨大變化。
他說(shuō)：“我們意識(shí)到這些細(xì)胞隱藏在一個(gè)秘密的視線中。”“斑馬魚(yú)已被研究了30多年 - 我們對(duì)它們了解很多 - 但這是第一次注意到這種轉(zhuǎn)變。這是一個(gè)非常令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。”
獨(dú)特的細(xì)胞群體釋放出色素黑色素，在個(gè)體魚(yú)的生命周期中顏色從黑色變?yōu)榘咨?。這些特殊細(xì)胞位于鰭的邊緣，它們似乎是其他斑馬魚(yú)的信號(hào)。
發(fā)達(dá)細(xì)胞直接分化成另一種細(xì)胞的能力非常罕見(jiàn)。通常這種變化需要實(shí)驗(yàn)性干預(yù)，在細(xì)胞分化或轉(zhuǎn)化為其他東西之前，將細(xì)胞恢復(fù)到培養(yǎng)皿中的干細(xì)胞狀態(tài)。
最近在線發(fā)表在“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上的這一新發(fā)現(xiàn)表明，一些發(fā)達(dá)的細(xì)胞可能比普遍認(rèn)為的更容易改變。
“長(zhǎng)期以來(lái)，發(fā)育生物學(xué)的觀點(diǎn)一直是，一旦細(xì)胞完成其發(fā)育，就會(huì)保持這種狀態(tài)，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Parichy說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)情況并非總是如此;事實(shí)上，即使在最初的發(fā)展之后，也有一些罕見(jiàn)的細(xì)胞群能夠變成新的東西。教條說(shuō)這不應(yīng)該發(fā)生。”
干細(xì)胞發(fā)育成一種細(xì)胞或另一種細(xì)胞，然后那些分化的細(xì)胞通常保持這種狀態(tài) - 皮膚細(xì)胞停留在皮膚細(xì)胞，肌肉細(xì)胞保持肌肉，等等。但新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞，稱(chēng)為黑色素細(xì)胞，與人類(lèi)相似，最初含有黑色素，然后失去它，并在其位置形成白色色素。這些細(xì)胞阻斷了分子途徑，否則它們會(huì)使它們產(chǎn)生黑色素并開(kāi)啟新外觀所需的新基因。
這種改變的能力使得細(xì)胞成為理解細(xì)胞如何分化的良好研究模型，以及如何使細(xì)胞即使在動(dòng)物體內(nèi)也能分化成新的東西。
Parichy說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)可能對(duì)再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生影響，研究人員可能希望利用已經(jīng)存在的細(xì)胞來(lái)制造各種細(xì)胞類(lèi)型的替代組織。這種能力可用于治療中風(fēng)，脊髓損傷，心臟病發(fā)作或其他創(chuàng)傷后的患者。
“了解細(xì)胞如何能夠改變其分化狀態(tài)對(duì)于再生醫(yī)學(xué)至關(guān)重要，因此有一個(gè)物種自然而然地做到這一點(diǎn)的例子是非常有價(jià)值的，”他說(shuō)。
研究人員已經(jīng)在使用干細(xì)胞來(lái)創(chuàng)造從肌肉到皮膚的各種細(xì)胞類(lèi)型，但也許發(fā)達(dá)的細(xì)胞也可以發(fā)揮作用。Parichy希望他和其他研究人員從這些色素細(xì)胞的極不尋常的轉(zhuǎn)變中學(xué)到什么，這將提供對(duì)這一過(guò)程的更多理解，也許還有如何通過(guò)重新編程細(xì)胞來(lái)操縱它。
“如果我們能夠理解細(xì)胞如何從黑色變?yōu)榘咨?，這對(duì)于幫助我們更好地更好地理解細(xì)胞具有意義，”他說(shuō)。
該研究還表明，斑馬魚(yú)能夠識(shí)別這些轉(zhuǎn)化細(xì)胞是否存在，這影響了它們的社會(huì)相互作用。細(xì)胞位于鰭尖處，在社交互動(dòng)中展開(kāi)，如“舉起旗幟”。因此，這些變成白色的黑色細(xì)胞可能會(huì)影響野外魚(yú)類(lèi)的相關(guān)性，對(duì)獲取食物和配偶的后果以及避免食肉動(dòng)物的影響。
值得注意的是，作者還在斑馬魚(yú)中發(fā)現(xiàn)了另外一組白細(xì)胞，以不同的方式制造，并且不同種類(lèi)的魚(yú)具有不同的這些種群的互補(bǔ)物。Parichy指出，這項(xiàng)研究“通過(guò)解決從基因到細(xì)胞，從行為到進(jìn)化的各個(gè)層面的問(wèn)題，真正展示了你能學(xué)到多少東西。”