一项发表在《Cell Research》上的研究通过识别一个控制不同发育阶段多种干细胞身份的检查点，推进了干细胞生物学中的一个核心理念。
近二十年来，科学家们一直认为干细胞自我更新依赖于阻断分化信号——这一概念在早期研究中已有描述，包括Qi-Long Ying和Austin Smith在2008年发表在《Nature》上的论文"胚胎干细胞自我更新的基态"。
现在，来自南加州大学(USC)的Ying实验室和美国国立卫生研究院(NIH)下属的国家环境健康科学研究所(NIEHS)的Guang Hu实验室的研究人员已经确定蛋白质GSK3α是一个"干细胞特性检查点"，它驱动分化，并可通过抑制来维持干细胞身份。
这一发现引入了一个新的概念框架：干细胞维持不应被视为许多不相关信号条件的结果，而是不同的干细胞类型共享共同的检查点。
"我们已经知道阻断分化对维持干细胞至关重要，"USC凯克医学院干细胞生物学和再生医学教授、共同通讯作者Ying表示，"这项研究表明，有特定的检查点控制这一过程，并且这些检查点在不同的干细胞状态中是共享的。"
这一框架可以为开发更好的实验室条件下维持干细胞的条件提供指导，这对于提供可再生细胞来源以研究发育、模拟疾病、测试药物、开发细胞疗法和再生组织至关重要。
一个共同的检查点
在大多数实验中，来自USC的Duo Wang和来自NIEHS的Xiukun Wang作为第一作者及其同事研究了在两个不同发育阶段衍生的小鼠干细胞：胚胎干细胞(mESCs)和上胚层干细胞(mEpiSCs)。这些细胞类型通常需要非常不同的实验室条件来维持其身份。
尽管存在这些差异，但两种细胞类型都对GSK3α作为共同检查点作出反应。通过抑制GSK3α，研究团队证明mESCs和mEpiSCs能够增殖以维持稳定的自我更新并保持其身份，即使在同一培养皿中一起培养超过一个月。
研究人员将这些发现扩展到其他干细胞类型，包括神经干细胞和"形成性干细胞"，后者代表mESCs和mEpiSCs之间的中间状态，证明这种检查点机制在各种干细胞状态中广泛运作。
重要的是，补充研究表明GSK3α在多个物种中充当干细胞特性检查点，包括大鼠、兔子、牛和人类，突显了其基本的生物学作用。
除了帮助科学家开发更好的实验室条件下维持和扩增干细胞的条件外，这些发现也可能对衰老产生影响。
"这项研究表明，干细胞衰老可能部分反映了分化检查点的渐进式激活，"Ying解释道，"控制这些检查点可能为随时间维持组织健康提供一种新策略。"
共同通讯作者Hu补充道："更广泛地说，这项工作建立了一个理解发育和疾病中干细胞调控的新框架，在再生医学、疾病建模和癌症研究方面具有潜在应用。"
其他作者包括：来自USC的Duo Wang、Yanpui Chan、Joshua Feng、Jiaqi Tang、Xi Chen、Daniel McKim和Chao Zhang；来自国家环境健康科学研究所的Safia Malki和Brian Bennett；来自克瑞顿大学的Litao Tao；以及来自密歇根大学医学院的Jie Xu和Y. Eugene Chen。
这项工作得到了美国国立卫生研究院(NIH)的联邦资金支持(资助号R01GM129305和R01GM151373)，以及NIH国家环境健康科学研究所的院内研究计划(资助号Z01ES102745)。额外支持来自中煤集团的陈勇基金会、夏研究基金和吴健研究基金。
披露声明：已提交与本研究相关的临时专利(美国申请号63/798,735)。
【全文结束】