誘導干細胞后代發(fā)生癌變的生物電信號
塔夫斯大學文理學院的生物學家們近日鑒別了一種新的“指導細胞”，證實這種“指導細胞”膜電位的改變可引起干細胞后代誘發(fā)色素細胞出現(xiàn)黑色素樣癌變。研究人員還證實這種轉移性的轉化是由于血清素轉運異常引起。
這一發(fā)現(xiàn)將有助于人們預防和治療癌癥、白癜風和出生缺陷等疾病。研究成果報道在10月19號的《疾病模型與機制》（Disease Models and Mechanisms）雜志上。
“新型生物電信號和新細胞類型的發(fā)現(xiàn)具有重要的意義，將有助于我們了解生物體協(xié)調干細胞功能，抑制腫瘤生長的機制。最終使我們能夠指導細胞行為，將其運用到再生醫(yī)學領域，”塔夫斯大學再生與發(fā)育生物學中心的負責人、生物學系教授、論文的資深作者Michael Levin博士說。
干細胞發(fā)生錯誤調控是癌癥發(fā)生及出生缺陷的一個重要因素。近期的研究證實干細胞擁有獨特的電生理特性，受到離子通道蛋白調控的離子流在干細胞分化中發(fā)揮重要作用。雖然研究發(fā)現(xiàn)許多遺傳和生物化學信號在調控細胞與宿主生物體的相互作用中發(fā)揮作用，但科學家們對于生物電信號卻仍然知之甚少，尤其是利用人工培養(yǎng)技術構建整個活體生物方面。
“細胞是如何參與宿主生物體復雜活動的？機體是如何控制細胞保持正常，不發(fā)生癌變？當個體細胞發(fā)生衰老和死亡時，如何保持所有組織和器官的正常形態(tài)？我們渴望能揭示這些謎底。”Levin說。
為了確定體內電位改變調控細胞行為的機制，塔夫斯的研究人員對非洲爪蛙胚胎中的一組神經嵴干細胞進行了研究。神經嵴干細胞能夠在脊椎動物包括人類體內進行遷移，最終分化成各種細胞類型其中包括黑色素細胞，促成各種結構例如心臟、臉和皮膚形成。神經嵴先天畸形會影響后代細胞，引起出生缺陷。
塔夫斯大學生物學家利用一種常用的抗寄生物藥伊維菌素打開了甘氨酸門控氯通道（GlyCl）控制了胚胎中一種特異的分散的細胞群的電屬性。GlyCl通道是一種調控細胞膜電位的離子通道，并且是獨特的“指導細胞”群的標記物。改變氯離子的水平使細胞發(fā)生超極化或去極化，會啟動遠處來自神經嵴細胞的黑色素細胞發(fā)生異常生長。這些色素細胞不僅大量增殖，還會形成長的枝干形狀的結構徹底侵入到神經組織、血管和腸道中。這就是典型的轉移模式。
GlyCl表達細胞能夠改變一種完全不同的細胞類型（黑色素細胞）的形狀、位置和數(shù)量，揭示了一種新的、非常重要的細胞類型——可以改變特定距離的細胞行為的指導細胞。
當研究人員使用各種不同的方法控制膜電位時均獲得了相似的結果。因此，他們認為黑色素細胞的改變是由于膜電位改變所造成，而不依賴于伊維菌素、氯離子流或GlyCl通道。
研究人員在一種除極化的培養(yǎng)基中檢測人類表皮黑色素細胞證實細胞發(fā)生了與非洲爪蛙中觀察到的相似的形狀改變。
研究人員進而又對細胞感覺除極化并轉變生物物理信號調控遠處細胞行為的機制進行了研究。在研究了三種電位變化情況后，他們發(fā)現(xiàn)細胞表面血清素轉運（一種可調控人體情緒、食欲及其他功能的神經遞質）有可能是信號傳遞的信使。
塔夫斯大學的研究人員認為分析其他的離子通道或許能夠發(fā)現(xiàn)其他可傳遞信號并調控機體各種重要細胞行為的指導細胞。學習鑒別并操作這類細胞將有助于揭示它們對離子流的其他作用，并建立起一種新的調控細胞行為的模型用于再生醫(yī)學及腫瘤學研究。
Levin和他的同事們已經利用電壓敏感性染料對早期非侵襲性癌癥進行了檢測，并通過對正常細胞和指導細胞進行去極化探索了使癌癥細胞恢復正常的方法。
文章來源：生物通
