今日筆記之幹細胞

2021-05-21 23:33:34 字數 4881 閱讀 8795

獨角仙:舉起800倍自身體重的物體。

獨特的身體結構:脊椎動物是骨骼在內,肌肉在外;而無脊椎動物則是肌肉在內,骨骼在外。

蜣螂:超強的免疫系統

大龍蝨:人造腮

白金龜:超白紙張

奈米布沙漠甲蟲:超級親水紋理和超級防水凹槽(超級水收集系統)

細胞增殖是由於刺激因子導致的。

幹細胞(stem cell)是來自於胚胎或成體,具有在一定條件下無限制自我更新和增殖分化的能力,

能夠產生表現型與基因型和自己完全相同的子細胞,具有於合適的微環境裡向多系分化的潛能,

產生組成機體組織、器官已特化細胞的一類細胞。

按發生學**分為胚胎幹細胞(embryonic stem cell)和成體幹細胞(adult stem cell)。

胚胎幹細胞,目前認為esc存在於胚胎發育早期階段,主要**於囊胚的內細胞團和受精卵發育

至桑椹胚之前的早期胚胎細胞,最顯著的特點是具有自我更新、分化為各種型別細胞的能力。

研究人員已經由esc誘導分化出血液細胞、心肌細胞和神經細胞等。

幹細胞分化研究使用的分化策略:

·基因表達捕獲: 轉獲相應的基因並在特定的微環境下進行分化培養

·複雜的多步分化: 利用生物酶或改變微環境來逐步的對幹細胞進行分化,並最終實現特化細胞

[在每一步的操作中,細胞的誘導分化都是通過生物酶或者改變細胞存在的微環境來實現的]

成體幹細胞,asc一般定義為存在於成立的各種組織中,具有自我更新和向前分化為一種或多種

成熟功能細胞的不成熟細胞。近年來的研究發現成體幹細胞具有跨系統分化的特性,即「可塑性

(plasticity)」。

在了解幹細胞分化的基本知識之後,能不能這麼想象一下是如何從受精卵生成乙個生物組織體的:

受精卵受精後,儲存於一定的環境。在外界提供合適的環境下,受精卵開始**,生成幹細胞簇。

當幹細胞簇生成後,細胞簇所存在的環境可能會有所改變(隨著細胞的**而逐漸改變),於是

幹細胞們在變化著的環境中不斷的分化。甚至我們還可以這麼想象一下:當幹細胞進行分化時,

由於是多個細胞個體,理所當然會存在細胞分化速度的差異,在這種差異情況下,每個幹細胞在

分化後應該都會釋放某種資訊素。這種資訊素的釋放直接影響到細胞所存在的微環境資訊量,從

而指導其餘未分化或者正在分化的幹細胞的分化方向。於是,隨著這樣的過程不斷的進行,細胞

從原先的單個細胞慢慢生成一大群細胞簇,並由這群細胞簇逐漸的分化成為不同的特化細胞。當

這種特化細胞一旦形成後,隨後的**過程將不再受細胞所在環境的影響(或者這樣的影響很小

除非在特別情況下,如環境發生極大的變異,否則細胞將不在進行分化。這樣的猜想會不會給我

們這樣的提示,就是即使是特化的細胞,也能在一定環境下進行分化,與幹細胞不同的是,這種

細胞的分化需要較苛刻的環境條件)......。這樣的過程不斷的推進,最終生成生物組織結構。

新華社電 美國科學家日前報告說,他們將人體骨髓幹細胞移植到實驗鼠的腦組織後,發現實驗鼠

的神經元幹細胞加快了分化和遷移。美國杜蘭大學乙個研究小組在當天出版的最新一期美國《國

家科學院學報》上發表**認為,這一成果表明骨髓幹細胞有刺激其他幹細胞分化生長的能力,

這一發現對發展應用幹細胞的再生**可能有重要意義。在實驗中,杜蘭大學教授達爾文·普洛科

普等人將人體骨髓幹細胞移植到實驗鼠的大腦海馬區的齒狀回裡,結果發現實驗鼠大腦海馬區的

新生神經元細胞在移植手術7天後明顯增加;在移植後30天,不僅神經元細胞繼續增長,而且

負責神經元細胞之間通訊聯絡的星形膠質細胞也明顯增加。這些細胞都是實驗鼠自身的神經元幹

細胞分化而來的。研究人員認為,移植的人體骨髓幹細胞刺激了實驗鼠自身神經元幹細胞的增殖、

遷徙和分化。出現這種情況的原因可能是骨髓幹細胞分泌的多種誘導因子刺激了實驗鼠的神經元

幹細胞,也有可能是骨髓幹細胞分泌的生長因子刺激了實驗鼠大腦中原有的星形膠質細胞,而星

形膠質細胞又促進神經元細胞的生長。研究人員說,這一成果對再生**的發展可能有重要意義。

科學家們一直設想用胚胎幹細胞或成體幹細胞分化成組織細胞,來**早老性痴呆症等疑難疾病。

想起來我對幹細胞的興趣,應該只能說因為我懶。一直希望著能有一天能有像飼養豬牛羊那樣飼

養我鍾愛的**,然後讓他們茁壯成長,當然得按照我的意願。如果有一天,真的能像這樣來生

產程式,那麼這個世界將會變成什麼樣子?我想象不出來也不敢想象。或許真如matrix中所描述

的那樣,我們僅僅是a piece of code或者a matrix。

於是,我開始尋找著**生長的方法。如何才能讓**能夠像魚兒一樣慢慢長大?就像地球上的

生物那樣,都是從受精卵開始,慢慢成為乙個個鮮活的個體,各種各樣,五彩繽紛。我尋找著……

我需要的是如何能夠將一段**變成各種具有不同功能的**?對了,她——幹細胞。我得先知道

幹細胞是如何分化成不同的器官細胞的。嗯,就從這裡開始……

上面的鏈結是2008-12-25的訊息,訊息內容為:

以色列希伯來大學哈達沙醫學院的分子生物學家霍華德·塞達爾教授和癌症研究專家伯格曼教授,

發現了使胚胎幹細胞分化為不同組織和器官細胞的機制。他們研究發現,胚胎幹細胞分化過程受

乙個成為g9a基因的影響,該基因可使讓胚胎幹細胞分化為不同組織和器官的基因關閉,從而使其

無法發揮作用。據認為,該研究成果對今後的幹細胞**具有重要意義。

胚胎幹細胞是早期胚胎中尚未分化的全能細胞,它們與成體細胞不同,具有發育為各種組織和器

官的潛力。負責這項研究的塞達爾教授解釋說,當胚胎在子宮中著床後,細胞的分化過程即開始

了。此時,細胞內有兩種機制發生作用,一種使細胞保持全能狀態的基因被關閉,另一種使細胞

發育為肌肉等特定組織的基因被啟動。胚胎幹細胞一旦開始分化為不同的組織細胞,便失去其全

能性。目前,一些科學家用成體細胞培育幹細胞取得了一定進展,但這項研究也面臨較大難度,

主要是成體細胞已經失去了胚胎幹細胞的特有潛力,很難通過重組使其達到胚胎幹細胞的程度。

塞達爾教授的這項研究成果為今後幹細胞**帶來了新的希望。科學家將來或許可以利用胚胎幹

細胞分化機制培育出新的組織和器官,用於取代人體中的病變部分。

[通過基因來進行幹細胞分化控制是最先在我腦海中出現的機制,不過卻對這種機制抱有較大的

懷疑,因為如果真的是基因控制幹細胞分化,那也是在一定的外界環境下才能夠達到效果。]

幹細胞的分化機制:由細胞內外訊號分子誘導後,基因訊號進行控制分化的。

下面這個鏈結能充分說明基因控制分化的機制:

霍華休斯醫學研究中心(howard  hughes  medical  institute)的學者發現lhx2蛋白能調控毛囊

幹細胞(hair follicle stem cells)使其處於未分化的狀態。了解了這個機制將有助於**再生

組織工程的研究。此外,這些發現也對避免幹細胞過早分化提供了乙個新觀點。該研究結果刊登

在最新一期的science雜誌上。

幹細胞(stem  cells)是一群尚未完全分化的細胞,它們同時具有兩種特性:第一是**成另乙個

與自身完全相同的細胞;第二可分化成多種特定功能的體細胞。從事幹細胞研究的科學家都期望

能夠利用這種全能細胞來修復和再生受損組織或器官。

fuchs博士研究團隊從胎鼠中分離出早期未分化的毛囊細胞,利用dna晶元(gene chips)來比較

細胞中數千個基因的表達情況。他們發現,在發育階段的毛囊細胞,有乙個叫做lhx2的基因,它

在毛囊細胞中的表達量是鄰近表皮細胞的18倍以上。為了了解lhx2的功能,研究人員分別將lhx2

進行過表達(over-activating)或敲除(knocking out)以觀察其對細胞分化的影響。結果發現lhx2

的過表達會使細胞分化受到抑制;若將此基因敲除則會促使幹細胞進行分化。這些實驗結果顯示

lhx2的表達對毛囊細胞是否開始分化扮演關鍵的角色。rhee  和fuchs兩位博士指出,毛囊是乙個

研究幹細胞的優良模型,這項研究則能促進幹細胞在表皮新生臨床應用上的品質及功能改善。

幹細胞的分化機制就像牛頓力學定律,給了我們極大的信心,至少我們堅持下去總會有成果。

不過,如何幹細胞是如何進行分化的,分化的方式及過程才是我們需要更深入了解的內容,同時

也是最困難的部分。好訊息是科學家們已經給出了一些成果:

nature的文章當然不是我輩能看懂的,不過我能看懂中文科普,哈哈。這則內容覺得很重要對我。

傳統觀點認為細胞進行分化時,路徑和目的地是統一的,由固定的細胞訊號通路決定。然而來自

5月底英國《自然》(nature)雜誌的一項新的研究報告表明,幹細胞分化路徑是通過基因的選擇

性行為形成的一系列分化網路路徑,但是分化終點卻是相對固定的。研究人員用了乙個形象的比

喻:就如同山上的一塊石頭能夠通過無限可能的路徑下山,但是最終只能到達同乙個山谷。

文章作者做出了如下感嘆:自然創造出一種最優化最簡單的方式以滿足其多樣性的要求,並將其

保持到乙個穩定的水平,使細胞能夠以一種系統、可控的方式來應答其所處環境的變化。

最後這一句話讓我想起了ann(artifical neural network)中的穩定態,還有遺傳演算法中的穩態

過程。這些演算法的最終都是基於收斂的穩態點,當然大自然也應該使用這種方式來實現幹細胞的

分化,因為這樣的過程才是最安全和最有效的。我們的**中能不能利用這樣的自然演算法來實現

功能分化和組織呢?期待ing

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