用光来精确控制干细胞分化.pdf

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1、用光精确控制干细胞分化加州大学的研究人员首次用光精确控制了胚胎干细胞的分化，让它们根据准确的外部线索转变为神经元。这项研究发表在八月二十六日的CellSystems杂志上。研究者们发现了细胞应对发育线索的一个基础机制。迄今为止，人们已经鉴定了许多在特定时间促使干细胞分化的分子线索。用干细胞修复受损和衰老的组织已经成为了再生医学领域的热点。不过，让干细胞听从指令并不是一件简单的事。在未分化的干细胞中，许多编码发育线索的基因不断地开关。细胞如何在这样的噪音中识别真正的发育信号，并做出快速而准确的应答呢？为了解决这个问题，科学家们对小鼠胚胎干细胞进行改造，用蓝光启动其中的Brn2基

2、因（Brn2是一个强力的神经发育线索）。他们通过调节光照的强度和持续时间，精确控制细胞中的Brn2含量并观察细胞做出的应答。研究显示，如果Brn2信号足够强持续时间足够长，干细胞就会快速转化为神经元。但如果Brn2信号太弱或者时间太短，细胞就会完全忽略掉它。随后研究人员用CRISPR-Cas9基因编辑系统给转录因子Nanog添加了荧光标签，这个转录因子相当于干细胞分化的刹车片。他们发现，Brn2信号会干扰维持细胞稳定状态的反馈回路，使Nanog蛋白水平开始下降。细胞中的Nanog蛋白要四个小时才能完全消失，这使它成为了一个绝佳的内部计时器。如果Brn2信号过早中断，Nanog

3、水平就能迅速恢复，细胞保持稳定状态。如果Brn2信号一直持续直至Nanog消失，那么干细胞就会很快分化成为神经元。其他干细胞分化过程也受到类似机制的控制，研究人员希望通过这种光诱导的分化技术，探索复杂三维组织的形成。细胞并不是个木偶，它在持续解读信息。想要精确控制细胞的命运，科学家们就必须理解细胞的信息处理机制。