布里頓說 微模式板和對信號傳導(dǎo)途徑如何更好的理解

在胚胎發(fā)育過程中，整個神經(jīng)系統(tǒng)，皮膚和感覺器官會從稱為外胚層的單片細(xì)胞中出來。盡管已經(jīng)對該薄片如何形成所有這些衍生物進(jìn)行了廣泛的研究，但是直到現(xiàn)在，還不可能在人類中研究這一過程。

水稻生物科學(xué)家Aryeh Warmflash，研究生George Britton及其同事創(chuàng)建了一個系統(tǒng)，其中所有外胚層的主要細(xì)胞類型均在培養(yǎng)皿中形成，其形成方式與胚胎中觀察到的相似。

這項技術(shù)以微尺度模式控制干細(xì)胞集落的幾何形狀為基礎(chǔ)，已幫助他們對驅(qū)動人類外胚層模式的信號通路進(jìn)行了最全面的分析。

布里頓說：“胚胎用于產(chǎn)生各種細(xì)胞類型的信號很少。” “我們想了解這些信號的時序，以及細(xì)胞如何及時解釋它們以產(chǎn)生這種變化。”

他們的研究發(fā)表在《發(fā)展》上的重要文章中，并發(fā)表了對研究人員的長時間采訪。

它揭示了BMP和Wnt這兩個信號通路之間的平衡至關(guān)重要，甚至在它們協(xié)調(diào)外胚層中的模式時也具有一定的適應(yīng)性。他們采用的邏輯最終將表皮細(xì)胞帶入了命運，但研究表明，它們可以走多條路才能到達(dá)那里。

布里頓說，微模式板和對信號傳導(dǎo)途徑如何更好的理解，使它們從一開始就操縱干細(xì)胞集落以形成不尋常的模式，但最終它們似乎總是在同一位置會聚。他說：“我們發(fā)現(xiàn)到達(dá)相同模式的信號軌跡不同。”

微圖案板包含多個克隆的胚胎細(xì)胞。賴斯大學(xué)開發(fā)的平板可以讓研究人員觀察并控制菌落的生長，從而確定信號通路如何幫助細(xì)胞分化。圖片來源：杰夫·菲特洛/萊斯大學(xué)

這表明干細(xì)胞成為神經(jīng)元，神經(jīng) c 細(xì)胞，神經(jīng)源性基質(zhì)和表皮細(xì)胞的系統(tǒng)非常強(qiáng)大。

布里頓說：“很多人都對引導(dǎo)神經(jīng)rest出現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)感興趣，因此這是一個強(qiáng)大的系統(tǒng)，可以剖析有助于該邏輯的信號。” “這是我們覺得自己為這一領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)的一件事。

他說：“還有一種想法是，細(xì)胞能夠解釋BMP和Wnt的相對水平，以納入適當(dāng)?shù)拿\決定。” “在胚胎中，細(xì)胞在一個空間中大量移動，信號和所接觸的配體也在其中移動。這可能是細(xì)胞正在讀取相對水平來確定某種命運。”

研究人員觀察到，BMP和Wnt信號傳導(dǎo)的相對活性決定了細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)rest或瞼板腺細(xì)胞的決定，而BMP單獨在大約前四天內(nèi)引發(fā)并控制表面外胚層的大小。

“從細(xì)胞開始做出決定的意義上來說，四天是正確的：'我將是一個瞼板細(xì)胞，我將是一個神經(jīng)rest細(xì)胞，我將是一個神經(jīng)命運，我”我要面對表皮的命運，”布里頓說。

他說：“我們發(fā)現(xiàn)在BMP治療后大約一兩天。但是很難確定這些是否是最終的模式。” “我們必須做更仔細(xì)的觀察，以確保那些扁平細(xì)胞不會變成神經(jīng)rest細(xì)胞，反之亦然。這將為我們提供有關(guān)這些譜系和命運如何最終定型的信息6或7。”

他說，未來的研究將進(jìn)一步完善他們對信號傳導(dǎo)模式如何起作用以及所有細(xì)菌層的發(fā)育如何協(xié)作的理解。

“到目前為止，對人類干細(xì)胞與外胚層命運的分化研究主要是關(guān)于如何使培養(yǎng)皿中的所有細(xì)胞變成特定的細(xì)胞類型;例如，如何使培養(yǎng)皿中充滿神經(jīng)元，” Warmflash說。“我們對一個不同的問題感興趣：細(xì)胞之間如何相互作用以形成不同的細(xì)胞命運模式?我們開發(fā)的系統(tǒng)在胚胎之外做到了這一點，并使我們能夠開始解決這個問題。”