研究人员在海葵体内发现可以让它们长生不老的细胞

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摘要:

海葵(Nematostella vectensis)有可能长生不老。维也纳大学的乌尔里希-特纳乌(Ulrich Technau)领导的发育生物学家利用分子遗传学方法,首次在海葵中发现了多能干细胞的可能候选者。这些干细胞受进化过程中高度保守的基因调控,这些基因在人类中通常只活跃于卵细胞和精子细胞的形成过程中,但却赋予了古动物门类(如刺胞动物)高度的再生能力,甚至能够摆脱衰老。

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科学家在海葵中发现了干细胞,这可以解释海葵看似永恒的生命,这一发现也可能影响我们对人类衰老和疾病的理解,图为海葵个体。资料来源:Yulia Kraus

这项研究成果目前发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上,未来还可能为人类的衰老过程提供启示。

"我们的寿命与我们的干细胞一样长",这句话虽然有些大胆,但基本上是准确的。干细胞帮助人类不断更新各种细胞和组织,如血细胞、皮肤或头发。如果干细胞在生命过程中失去这种能力或数量减少,人体就会衰老或罹患疾病。因此,干细胞对生物医学研究具有重大意义。

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红色荧光(Nanos2)是转基因假定干细胞的标志,白色(DAPI)是所有细胞核,黄色(EdU)是积极进行 DNA 合成的细胞,因此像一些干细胞一样处于细胞周期中。图片来源:Andreas Denner 和 Ulrich Technau

人类和大多数脊椎动物只能再生某些器官或肢体的一部分,而其他动物群体则拥有强大得多的再生机制。这种能力得益于多能或多能干细胞,它们可以形成(分化)人体几乎所有类型的细胞。海葵(Nematostella vectensis)也具有很强的再生能力:它可以通过萌芽进行无性繁殖,也没有衰老迹象,这使它成为干细胞研究的一个有趣主题。然而,研究人员尚未能在这些动物体内发现任何干细胞。

利用新的"单细胞基因组学"方法,Technau和他的团队可以根据复杂生物体细胞的特定转录组图谱来识别这些细胞,并确定它们是从哪些干细胞发育而来的。"第一作者、维也纳大学的安德烈亚斯-登纳(Andreas Denner)解释说:"通过结合单细胞基因表达分析和转基因技术,我们现在已经能够识别海葵中的大量细胞,这些细胞形成了神经细胞和腺细胞等分化细胞,因此是多能干细胞的候选者。由于体积微小,它们直到现在仍未被发现。"

这些潜在的干细胞表达了进化上高度保守的基因nanos和piwi,它们使包括人类在内的所有动物的生殖细胞(精子和卵细胞)得以发育。通过使用CRISPR基因剪刀对nanos2基因进行特异性突变,科学家们还证明了该基因是海葵生殖细胞形成所必需的。其他动物的研究也表明,该基因对配子的产生至关重要。

这证明,这种基因功能大约出现在6亿年前,并一直保存至今。在今后的研究中,乌尔里希-特纳乌和他的团队希望调查海葵干细胞的哪些特殊属性是其潜在永生的原因。

编译自/ScitechDaily

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