你知道嗎?生物體內是個戰場。生物體內的細胞在不斷 的 為占據空間和取得優勢而相互競爭。盡管已經知道某些細胞是通過眾所周知的優勝劣汰適者生存的方式來贏得這場競爭的。然而幹細胞是如何開拓領地以求生存的過程至今還不清楚。最近在科學雜誌上,美國約翰斯霍普金斯大學研究人員介紹了通過研究果蠅幹細胞,所看到的幹細胞是如何堅持贏得這場空間爭奪戰的。
這項工作顯示,一個信號是如何協調維持兩類幹細胞同時在一處體內 微環境 中生存的,科學術語也將這種生物體內幹細胞局部微環境稱為龕。
為解開幹細胞競爭的謎團,研究人員對 果蠅睾丸 做了觀察,因為果蠅睾丸中有兩類不同的幹細胞存在:一類是 生殖係幹細胞 ,產生精子,另一類是成體幹細胞,產生非生殖細胞的其他類型細胞。
采用遺傳學的方法,研究人員選擇養殖患有 SOCS 蛋白缺陷的果蠅, SOCS 蛋白能控製體內促進幹細胞生長的其他生物分子, S O C S 蛋白 在正常狀態下能確保在幹細胞龕內保持正常數量的幹細胞存在。果蠅的幹細胞龕是位於果蠅睾丸遠端新生細胞生成的部位。在正常果蠅睾丸內, 生殖 幹細胞被成體幹細胞圍繞,其細胞比例為每一個生殖幹細胞被兩個成體幹細胞圍繞。
研究人員在顯微鏡下從缺陷 SO C S 蛋白的果蠅中取得睾丸,計數其中 生殖幹細胞 和成體幹細胞數量。他們發現大約一半的 生殖幹細胞 不見了,而成體幹細胞似乎占據了生殖幹細胞的空間。那麽消失的生殖幹細胞到哪裏去了?它們是怎樣在這場領地之爭中敗陣的呢?為找出原因,研究人員又做了進一步的觀察。他們檢查了這些幹細胞是否包被了一種稱為 粘合素 (也叫作整合素)的蛋白。這種蛋白能幫助細胞相互之間粘附在一起。他們發現 SOCS 缺陷果蠅的 成體幹細胞 比 SOCS 正常果蠅的 成體幹細胞含有更多的 粘合素 。因此認為由於粘合素的增加,使得 成體幹細胞 可以比相鄰的生殖幹細胞更好的粘附在幹細胞龕壁上,因此成體幹細胞占了上風。
雖然成體幹細胞侵占了幹細胞龕,但是生殖幹細胞並沒有死亡。顯微鏡觀察顯示,所有剩下的生殖幹細胞,除了被成體幹細胞排擠出它們在龕內的一些部分以外, 看上去仍然健康的活著。然而,研究人員認為,生殖幹細胞狀態很好,但是, 無論 生殖幹細胞 多麽健康,如果不能粘附,將競爭不過成體幹細胞,終將被排出幹細胞龕外。它們離開了幹細胞龕並開始進行分化。
該研究小組認為這一模式可應用於其他幹細胞龕,例如癌幹細胞。就像成體幹細胞占領果蠅睾丸一樣,當癌幹細胞成為龕內最有粘附能力的細胞時,這些癌細胞就成為非常危險的細胞。知道了什麽使某些幹細胞成長興盛,而使其他幹細胞成長萎縮,對於了解幹細胞疾病的根源使極其重要的。