人體具有非凡的自愈能力，機(jī)體內(nèi)存在的干細(xì)胞確保許多器官可不斷地進(jìn)行自我更新。當(dāng)某一器官受到損傷時(shí)，器官內(nèi)的干細(xì)胞即被激活生成新細(xì)胞促使器官組織再生。然而在機(jī)體內(nèi)這種干細(xì)胞活性卻受到了嚴(yán)格地調(diào)控，因?yàn)檫^度的干細(xì)胞活性也可能導(dǎo)致疾病發(fā)生比如癌癥。當(dāng)前科學(xué)家們紛紛將干細(xì)胞生物學(xué)的研究轉(zhuǎn)向揭示維持有效再生和適當(dāng)干細(xì)胞功能之間平衡的調(diào)控機(jī)制。值得注意的是越來越多的數(shù)據(jù)表明氧化應(yīng)激在這一調(diào)控中發(fā)揮了核心作用。



近日羅切斯特大學(xué)的研究人員在新研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)調(diào)控干細(xì)胞氧化應(yīng)激的基因開關(guān)，證實(shí)其具有調(diào)控干細(xì)胞功能的作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在一期的《細(xì)胞干細(xì)胞》（Cell  Stem  Cell）雜志上。



這一研究工作是由羅切斯特大學(xué)的生物學(xué)家Heinrich  Jasper、Christine  Hochmuth、Benoit  Biteau以及羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心遺傳學(xué)家Dirk  Bohmann共同完成的?？茖W(xué)家們在果蠅腸干細(xì)胞中研究了Nrf2  和Keap1基因的功能。過去的研究表明Nrf2  和Keap1是細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中的重要調(diào)控因子。在新研究中，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)不同其他的細(xì)胞類型，干細(xì)胞中的Nrf2甚至在缺乏壓力的情況下仍可保持活性。這一研究發(fā)現(xiàn)表明Nrf2有可能在干細(xì)胞功能調(diào)控中發(fā)揮了不同尋常的作用。



在進(jìn)一步的試驗(yàn)中，研究人員證實(shí)Nrf2具有抑制干細(xì)胞分裂的作用。而當(dāng)果蠅腸道受到損傷時(shí)，受損細(xì)胞分泌信號(hào)蛋白激活干細(xì)胞。負(fù)調(diào)控因子Keap1在此時(shí)抑制干細(xì)胞中Nrf2的功能從而促使干細(xì)胞分裂，腸道組織再生。



此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)Nrf2對干細(xì)胞活性的調(diào)控作用受到這些細(xì)胞中活性氧簇（ROS）水平的影響?；钚匝醮厥且活愖匀淮嬖谟诩?xì)胞中的高活性反應(yīng)分子，當(dāng)其濃度顯著增高時(shí)可損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)ROS水平增高時(shí)，腸道干細(xì)胞才會(huì)發(fā)生分裂。Nrf2可通過降低細(xì)胞中ROS的水平從而抑制腸道干細(xì)胞增殖。當(dāng)研究人員利用Keap1抑制Nrf2時(shí)，觀察到ROS水平增高，干細(xì)胞分裂，并啟動(dòng)再生。從而表明這一基因開關(guān)在腸道干細(xì)胞活性調(diào)控中發(fā)揮了關(guān)鍵性的壓力感受器作用。相一致地，研究人員還證實(shí)當(dāng)Nrf2功能受到破壞時(shí)，由于干細(xì)胞過度生成新細(xì)胞導(dǎo)致了果蠅腸道的退化。



Jasper期望其他的科學(xué)家們一同開展研究以確定在一些小脊椎動(dòng)物和人類中是否存在相同的干細(xì)胞調(diào)控機(jī)制。“如果情況確是如此，這些研究發(fā)現(xiàn)或?qū)⑼苿?dòng)開發(fā)出新的治療方法?？茖W(xué)家們亦可zui終了解到如何通過控制干細(xì)胞的功能安全地置換人類受損組織。”Jasper說。



現(xiàn)在羅切斯特大學(xué)的研究人員正在致力于解析隱藏在Keap1和  Nrf2活性下的相關(guān)過程。“例如Keap1是如何獲得來自損傷組織的信號(hào)的？”Jasper說道：“我們正致力去了解Keap1激活前后上游以及下游發(fā)生的事件。”