揭示骨髓細(xì)胞的秘密以及它們?nèi)绾畏只?/h1>

2019-08-09 11:17來源：生物幫

阿拉巴馬州BIRMINGHAM - 骨髓含有生物工廠，每天抽出數(shù)十億新血細(xì)胞。維持這種生產(chǎn)的非血細(xì)胞也有可能產(chǎn)生骨骼，脂肪和軟骨。這一輸出全部從干細(xì)胞開始，干細(xì)胞能夠分化成各種類型的細(xì)胞。

了解控制這種分化的基因以及細(xì)胞采取最終分化形式的途徑是一個(gè)重要的生物學(xué)問題，因?yàn)檫@一過程的失調(diào)與病理有關(guān) - 如肥胖，骨質(zhì)疏松癥，癌癥，牙齒脫落和衰老。了解調(diào)節(jié)細(xì)胞分化的機(jī)制可以提高對這些疾病的發(fā)病機(jī)制的理解，并最終導(dǎo)致新的治療方法。但這種搜索具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)楣撬枋切〖?xì)胞中復(fù)雜的細(xì)胞混合物，并且具有很大程度上未知的相互作用和關(guān)系。

阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校血液學(xué)和腫瘤學(xué)助理教授Robert Welner博士領(lǐng)導(dǎo)的研究現(xiàn)在已經(jīng)為骨髓工廠繪制了不同的骨髓生態(tài)位及其分化途徑，從間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞和結(jié)束了三種類型的細(xì)胞 - 脂肪細(xì)胞，制骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。這些細(xì)胞分別稱為脂肪細(xì)胞，成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。這種非造血細(xì)胞系統(tǒng)不同于骨髓中的另一條生產(chǎn)線 - 造血系統(tǒng) - 可以產(chǎn)生紅細(xì)胞，血液凝固細(xì)胞和免疫系統(tǒng)細(xì)胞。

UAB，哈佛醫(yī)學(xué)院和波士頓Beth Deaconess醫(yī)療中心的Welner及其同事在Cell Reports上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。他們的主要研究工具是單細(xì)胞RNA測序，其鑒定來自非造血系統(tǒng)的2,847個(gè)個(gè)體骨髓細(xì)胞中的基因的mRNA轉(zhuǎn)錄物。通過對這些RNA進(jìn)行測序，研究人員可以分辨哪些基因在分化途徑的不同步驟中被打開或關(guān)閉。

“生成的單細(xì)胞RNA測序基因表達(dá)譜可以實(shí)時(shí)描述與骨髓微環(huán)境中命運(yùn)選擇相關(guān)的動(dòng)態(tài)過程，”Welner說，他也是UAB奧尼爾綜合癌癥中心的副科學(xué)家。 。“我們的研究為更好地理解調(diào)節(jié)骨髓微環(huán)境細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)前景。”

一個(gè)主要發(fā)現(xiàn)是從間充質(zhì)干細(xì)胞或間充質(zhì)干細(xì)胞開始，以前脂肪細(xì)胞，前成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞結(jié)束，在簡單的分支分化層次中對三種不同途徑進(jìn)行詳細(xì)表征。總之，他們在兩個(gè)分支途徑中鑒定了七種不同的細(xì)胞狀態(tài)。一個(gè)分支是MSC到脂肪細(xì)胞祖細(xì)胞到前脂肪細(xì)胞。另一種是從MSCs到成骨細(xì)胞/軟骨細(xì)胞祖細(xì)胞到成骨細(xì)胞/軟骨細(xì)胞，最后分裂成成骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞。

對于這些獨(dú)特的亞群中的每一個(gè)，他們都確定了基因特征，并且他們證明了幾種轉(zhuǎn)錄因子 - 基因控制蛋白改變從DNA到mRNA的轉(zhuǎn)錄速率 - 如何影響特定骨髓譜系的命運(yùn)決定。研究人員創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集及其使用的分析工具是公開的，可作為研究基質(zhì)細(xì)胞分化的未來研究的資源。

Welner說，研究中的一個(gè)重要控制因素是在所有單細(xì)胞RNA測序研究中應(yīng)該使用的，是驗(yàn)證研究。這些包括命運(yùn)標(biāo)記的記者和先前報(bào)道的控制骨和脂肪分化的轉(zhuǎn)錄因子的敲低。這些敲除研究使研究人員能夠通過單細(xì)胞RNA測序分析細(xì)胞培養(yǎng)物中鑒定其譜系的分化潛力。Welner及其同事的驗(yàn)證研究均支持其單細(xì)胞RNA測序的結(jié)果。