誘導(dǎo)干細(xì)胞后代發(fā)生癌變的生物電信號
塔夫斯大學(xué)文理學(xué)院的生物學(xué)家們近日鑒別了一種新的“指導(dǎo)細(xì)胞”，證實(shí)這種“指導(dǎo)細(xì)胞”膜電位的改變可引起干細(xì)胞后代誘發(fā)色素細(xì)胞出現(xiàn)黑色素樣癌變。研究人員還證實(shí)這種轉(zhuǎn)移性的轉(zhuǎn)化是由于血清素轉(zhuǎn)運(yùn)異常引起。
這一發(fā)現(xiàn)將有助于人們預(yù)防和治療癌癥、白癜風(fēng)和出生缺陷等疾病。研究成果報(bào)道在10月19號的《疾病模型與機(jī)制》（Disease Models and Mechanisms）雜志上。
“新型生物電信號和新細(xì)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(diào)干細(xì)胞功能，抑制腫瘤生長的機(jī)制。最終使我們能夠指導(dǎo)細(xì)胞行為，將其運(yùn)用到再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，”塔夫斯大學(xué)再生與發(fā)育生物學(xué)中心的負(fù)責(zé)人、生物學(xué)系教授、論文的資深作者M(jìn)ichael Levin博士說。
干細(xì)胞發(fā)生錯(cuò)誤調(diào)控是癌癥發(fā)生及出生缺陷的一個(gè)重要因素。近期的研究證實(shí)干細(xì)胞擁有獨(dú)特的電生理特性，受到離子通道蛋白調(diào)控的離子流在干細(xì)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(xué)信號在調(diào)控細(xì)胞與宿主生物體的相互作用中發(fā)揮作用，但科學(xué)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(shù)構(gòu)建整個(gè)活體生物方面。
“細(xì)胞是如何參與宿主生物體復(fù)雜活動(dòng)的？機(jī)體是如何控制細(xì)胞保持正常，不發(fā)生癌變？當(dāng)個(gè)體細(xì)胞發(fā)生衰老和死亡時(shí)，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(nèi)電位改變調(diào)控細(xì)胞行為的機(jī)制，塔夫斯的研究人員對非洲爪蛙胚胎中的一組神經(jīng)嵴干細(xì)胞進(jìn)行了研究。神經(jīng)嵴干細(xì)胞能夠在脊椎動(dòng)物包括人類體內(nèi)進(jìn)行遷移，最終分化成各種細(xì)胞類型其中包括黑色素細(xì)胞，促成各種結(jié)構(gòu)例如心臟、臉和皮膚形成。神經(jīng)嵴先天畸形會(huì)影響后代細(xì)胞，引起出生缺陷。
塔夫斯大學(xué)生物學(xué)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(xì)胞群的電屬性。GlyCl通道是一種調(diào)控細(xì)胞膜電位的離子通道，并且是獨(dú)特的“指導(dǎo)細(xì)胞”群的標(biāo)記物。改變氯離子的水平使細(xì)胞發(fā)生超極化或去極化，會(huì)啟動(dòng)遠(yuǎn)處來自神經(jīng)嵴細(xì)胞的黑色素細(xì)胞發(fā)生異常生長。這些色素細(xì)胞不僅大量增殖，還會(huì)形成長的枝干形狀的結(jié)構(gòu)徹底侵入到神經(jīng)組織、血管和腸道中。這就是典型的轉(zhuǎn)移模式。
GlyCl表達(dá)細(xì)胞能夠改變一種完全不同的細(xì)胞類型（黑色素細(xì)胞）的形狀、位置和數(shù)量，揭示了一種新的、非常重要的細(xì)胞類型——可以改變特定距離的細(xì)胞行為的指導(dǎo)細(xì)胞。
當(dāng)研究人員使用各種不同的方法控制膜電位時(shí)均獲得了相似的結(jié)果。因此，他們認(rèn)為黑色素細(xì)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(xì)胞證實(shí)細(xì)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(jìn)而又對細(xì)胞感覺除極化并轉(zhuǎn)變生物物理信號調(diào)控遠(yuǎn)處細(xì)胞行為的機(jī)制進(jìn)行了研究。在研究了三種電位變化情況后，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面血清素轉(zhuǎn)運(yùn)（一種可調(diào)控人體情緒、食欲及其他功能的神經(jīng)遞質(zhì)）有可能是信號傳遞的信使。
塔夫斯大學(xué)的研究人員認(rèn)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(diào)控機(jī)體各種重要細(xì)胞行為的指導(dǎo)細(xì)胞。學(xué)習(xí)鑒別并操作這類細(xì)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(diào)控細(xì)胞行為的模型用于再生醫(yī)學(xué)及腫瘤學(xué)研究。
Levin和他的同事們已經(jīng)利用電壓敏感性染料對早期非侵襲性癌癥進(jìn)行了檢測，并通過對正常細(xì)胞和指導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)行去極化探索了使癌癥細(xì)胞恢復(fù)正常的方法。
文章來源：生物通
