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已发现一种开关,其指导血管细胞在小鼠胚胎发育期间变成血液干细胞。使用单细胞技术,来自剑桥Wellcome Sanger研究所和罗马欧洲分子永利赌场官网实验室的研究人员发现,细胞中的两组特定因子相互作用,当这些变化平衡时,血管细胞转换释放血细胞。

在eLife报道,这些发现可为进一步研究为移植创造新血细胞和了解癌症发展铺平道路。

血管和血细胞从胚胎中的干细胞发育而来。事实上,负责产生所有血细胞类型的血液干细胞从血管壁上的血管细胞发展而来。这个过程发生在鱼类,鸟类和哺乳动物身上,对血细胞的形成至关重要。然而,这些血管细胞如何决定何时转化为血液干细胞尚不清楚。

为了解血细胞发育的过程,研究人员使用一种称为单细胞转录组学的强大新技术研究了7种因子 - 转录因子 - 已知在血癌中很重要。他们发现,在血管细胞和血细胞之间转换的小鼠胚胎细胞中,所有这七种因子都在一起表达。然而,当他们将这些转录因子的各种组合设计成胚胎干细胞系(ESC),用于模拟培养皿中的胚胎血液发育时,他们发现这些因子意外地分成两组,一组支持血管细胞命运,另一组支持血管细胞命运。血液计划。

研究人员发现两组转录因子之间存在平衡。每组转录因子的高水平充当小鼠胚胎选择是维持血管细胞还是将其发育成血液干细胞的开关。

“这是第一次有人能够证明一组转录因子如何导致血管细胞选择发育成血液干细胞,并证明单细胞转录组学能够表征真正复杂的转录因子系统。利用这项技术,我们可以看到在每个细胞中开启的确切基因,并发现转录因子在血细胞发育的道路上起到了作用。“Martin Hemberg博士,该论文的相应作者惠康桑格研究所

该研究在技术上具有很高的挑战性。不仅难以在胚胎干细胞中同时表达如此多的转录因子,这也是第一次使用单细胞转录组学来研究大量转录因子。

“这是一个非常具有挑战性的计算问题,因为复杂的交互网络需要被揭开。通过将最近的学进展应用于这个永利赌场官网问题,我们能够预测一些转录因子像开关一样相互作用,而不是一起工作,然后研究能够通过实验证明。“Dr Tallulah Andrews,来自Wellcome Sanger研究所的论文的第二作者

研究中获得的知识可以帮助进一步研究血液干细胞的产生,用于输血或血癌治疗,也可以帮助理解转移,这是癌细胞扩散到其他器官的时候。

“我们已经揭示了基因调控网络,负责关闭血管细胞命运并启动血液程序以产生血液干细胞。有趣的是,癌症转移的过程也涉及细胞状态的变化,并且可能使用与我们发现的过程相似的过程。如果我们能够更好地了解负责不同细胞状态的转录因子如何相互竞争,我们就可以开始思考如何特异性地抑制这一过程,并提高癌症患者的生存机会。“Christophe Lancrin博士,相应的作者罗马欧洲分子永利赌场官网实验室的

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