“社会控制”系统保证了胚胎干细胞的纯度

在邻近细胞之间操作的复杂的“社会控制”系统允许胚胎保护其多能细胞群的纯度，其能够产生所有身体组织。该系统通过基于Myc基因的表达水平通过“细胞竞争”介导的过程中消除过早开始分化的细胞起作用。该控制系统对于哺乳动物胚胎发育过程中的多能性是重要的，并且在Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares(CNIC)的研究人员中首次在发育细胞中描述。

当哺乳动物胚胎含有不超过几十个细胞时，这些细胞中的一些具有分化成生物体的所有细胞类型的能力。这种能力被称为多能性，研究负责人Miguel Torres博士解释说，在这些早期阶段，胚胎必须在几天内保存和扩增多能细胞群，以产生数千个多能细胞，足以产生新的个体。生物。在此过程中，细胞从幼稚状态(更多能)进入致敏状态，在这种情况下细胞具有更大的分化倾向。

到目前为止，科学家还没有办法解释为什么多能细胞数量的增加伴随着大量这些相同细胞的自发死亡。众所周知，邻近的多能细胞比较它们的一种叫做Myc的因子水平，它可以控制细胞的生长和增殖能力。Myc比邻居少的细胞死于称为细胞竞争的过程;然而，尚不清楚为什么胚胎中的多能细胞群包含具有不同Myc水平的细胞。

对于这项新研究，CNIC的一个多学科团队使用了多能细胞，其中Myc的水平通过荧光信号显示出来。该团队还开发了一种新颖的图像分析工具，使他们可以拍摄多组活多能细胞。通过追踪这些人群中Myc的水平，科学家们能够观察到哪些细胞在细胞竞争中成为“失败者”并死亡，哪些细胞成为“赢家”并生存。荧光信号还允许团队分离具有高或低Myc水平的细胞并研究它们的特征。托雷斯博士说：“该研究表明，Myc的水平揭示了细胞的分化状态;具有更多Myc的细胞更天真，换句话说更多是多能的，而具有更少Myc的细胞则更多地引发或更多分化。”

这一发现意味着多能干细胞群不纯，因为出现了具有较低Myc水平的致敏细胞。有趣的是，当细胞分裂时，子细胞显示出非常强的趋势，即保存Myc水平和母细胞的分化状态。因此，当研究小组阻止细胞竞争时，他们发现分化细胞在多能干细胞群中积累。换句话说，当通过细胞竞争无法消除引发的细胞时，多能干细胞群变得不那么纯净。

科学家们还发现了以下令人着迷的发现。一旦胚胎积累了足够的多能细胞以产生新的个体，这些细胞就需要开始分化。研究小组发现，在这个阶段，整个细胞群同时降低了Myc的水平，从而避免了细胞竞争导致的死亡并启动了一个协调的分化过程。第一作者CovadongaDíaz-Díaz及其同事得出的结论表明，基于相邻细胞间差异Myc水平的细胞竞争充当“社会控制”系统，通过该系统，胚胎通过消除开始的细胞来保护多能干细胞群的纯度。过早地区分。

据研究人员介绍，这些结果也揭示了Myc等基因的阴阳作用。“Myc调节细胞生长和增殖的能力对于胚胎发育至关重要，但同样的能力意味着成人细胞中过量的Myc表达是癌症的主要原因之一。”