研究人員在海葵體內發現可以讓它們長生不老的細胞
海葵(Nematostella vectensis)有可能長生不老。維也納大學的烏爾里希-特納烏(Ulrich Technau)領導的發育生物學家利用分子遺傳學方法,首次在海葵中發現了多能幹細胞的可能候選者。這些幹細胞受進化過程中高度保守的基因調控,這些基因在人類中通常只活躍於卵細胞和精子細胞的形成過程中,但卻賦予了古動物門類(如刺胞動物)高度的再生能力,甚至能夠擺脫衰老。
科學家在海葵中發現了幹細胞,這可以解釋海葵看似永恆的生命,這項發現也可能影響我們對人類老化和疾病的理解,圖為海葵個體。資料來源:Yulia Kraus
這項研究成果目前發表在《科學進展》(Science Advances)雜誌上,未來也可能為人類的衰老過程提供啟示。
“我們的壽命與我們的幹細胞一樣長”,這句話雖然有些大膽,但基本上是準確的。幹細胞幫助人類不斷更新各種細胞和組織,如血球、皮膚或頭髮。如果幹細胞在生命過程中失去這種能力或數量減少,人體就會老化或罹患疾病。因此,幹細胞對生物醫學研究具有重大意義。
紅色螢光(Nanos2)是轉基因假定幹細胞的標誌,白色(DAPI)是所有細胞核,黃色(EdU)是積極進行DNA 合成的細胞,因此像一些幹細胞一樣處於細胞週期中。圖片來源:Andreas Denner 與Ulrich Technau
人類和大多數脊椎動物只能再生某些器官或肢體的一部分,而其他動物群體則擁有強大得多的再生機制。這種能力得益於多能或多能幹細胞,它們可以形成(分化)人體幾乎所有類型的細胞。海葵(Nematostella vectensis)也具有很強的再生能力:它可以透過萌芽進行無性繁殖,也沒有老化跡象,這使它成為幹細胞研究的有趣主題。然而,研究人員尚未能在這些動物體內發現任何幹細胞。
利用新的”單細胞基因組學”方法,Technau和他的團隊可以根據複雜生物體細胞的特定轉錄組圖譜來識別這些細胞,並確定它們是從哪些幹細胞發育而來的。 “第一作者、維也納大學的安德烈亞斯-登納(Andreas Denner)解釋說:”透過結合單細胞基因表現分析和基因改造技術,我們現在已經能夠識別海葵中的大量細胞,這些細胞形成了神經細胞和腺細胞等分化細胞,因此是多能幹細胞的候選者。由於體積微小,它們直到現在仍未被發現。 “
這些潛在的幹細胞表達了進化上高度保守的基因nanos和piwi,它們使包括人類在內的所有動物的生殖細胞(精子和卵細胞)得以發育。透過使用CRISPR基因剪刀對nanos2基因進行特異性突變,科學家也證明了該基因是海葵生殖細胞形成所必需的。其他動物的研究也表明,該基因對配子的產生至關重要。
這證明,這種基因功能大約出現在6億年前,並且保存至今。在未來的研究中,烏爾里希-特納烏和他的團隊希望調查海葵幹細胞的哪些特殊屬性是其潛在永生的原因。
編譯自/ ScitechDaily