誘導(dǎo)干細胞后代發(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)細胞”，證實這種“指導(dǎo)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(zhuǎn)移性的轉(zhuǎn)化是由于血清素轉(zhuǎn)運異常引起。
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(diào)干細胞功能，抑制腫瘤生長的機制。最終使我們能夠指導(dǎo)細胞行為，將其運用到再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，”塔夫斯大學(xué)再生與發(fā)育生物學(xué)中心的負責(zé)人、生物學(xué)系教授、論文的資深作者Michael Levin博士說。
干細胞發(fā)生錯誤調(diào)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(diào)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(xué)信號在調(diào)控細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)建整個活體生物方面。
“細胞是如何參與宿主生物體復(fù)雜活動的？機體是如何控制細胞保持正常，不發(fā)生癌變？當(dāng)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(nèi)電位改變調(diào)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(jīng)嵴干細胞進行了研究。神經(jīng)嵴干細胞能夠在脊椎動物包括人類體內(nèi)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(jié)構(gòu)例如心臟、臉和皮膚形成。神經(jīng)嵴先天畸形會影響后代細胞，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胞群的電屬性。GlyCl通道是一種調(diào)控細胞膜電位的離子通道，并且是獨特的“指導(dǎo)細胞”群的標(biāo)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(jīng)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(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(dǎo)細胞。
當(dāng)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(jié)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(zhuǎn)變生物物理信號調(diào)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(zhuǎn)運（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)控機體各種重要細胞行為的指導(dǎo)細胞。學(xué)習(xí)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(diào)控細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行了檢測，并通過對正常細胞和指導(dǎo)細胞進行去極化探索了使癌癥細胞恢復(fù)正常的方法。
文章來源：生物通
