国自然热点：十篇干细胞高分文献速递(下）

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国自然热点：十篇干细胞高分文献速递(下）

资助成果

2022-12-15 来源 : 学术查

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干细胞(stem cell)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据其所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。根据其发育潜能又可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。目前研究较多的有造血干细胞、胚胎干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞。干细胞因具有再生各种组织器官的潜在功能，被医学界称为"万用细胞"，干细胞疗法成为继药物、手术之后的一种新兴疗法，目前干细胞临床实验涉及近百种疾病，包括各种癌症、阿尔茨海默病、糖尿病、肝硬化、脊髓损伤等，干细胞为医学上攻克许多疑难杂症提供了一种有效和有前途的方法，其研究热度一直居高不下。

近些年，关于干细胞的高质量研究论文层出不穷，越来越多的研究证明干细胞具有重要的生理病理功能。近几年的国家自然科学基金的资助项目中，干细胞相关项目也不断增多。说明干细胞是当前生命科学和基础医学研究的热点之一。

小编为大家整理了10篇近期发表的干细胞相关高分文章【接上期：国自然热点：十篇干细胞高分文献速递（上）】，另附每篇文章的分子机制图和原文链接，有助于了解最新的干细胞研究思路，感兴趣的文章可跳转具体链接研读全文。

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6. Stem cell-derived synthetic embryos self-assemble by exploiting cadherin codes and cortical tension

Nature Cell Biology(IF 28.213)

Pub Date: 2022-09-13

干细胞特异性钙粘蛋白可驱动合成胚胎的生成。XEN细胞钙粘蛋白使XEN细胞分选到ES细胞下方的一层，再现了植入前外胚层和原始内胚层的分选过程。TS细胞钙粘蛋白使TS细胞能被分拣到ES细胞上方，类似于植入后外胚层上方的胚胎外胚层集群。差异性钙粘蛋白表达驱动初始细胞分类，皮质张力巩固组织结构。通过优化不同干细胞系中的钙粘蛋白表达，研究人员将正确形成合成胚胎的频率提高了两倍。因此，通过利用不同发育阶段的钙粘蛋白密码，谱系特异的干细胞可绕过植入前的结构，直接组装出移植后的胚胎。

图6 正确的细胞分选和自组织对于正常形态发生的必要性

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41556-022-00984-y

7.Retrograde movements determine effective stem cell numbers in the intestine

Nature (IF 69.504)

Pub Date: 2022-07-13

肠道由具有不同功能的多个隔室组成，共同确保消化和吸收营养物质、吸收水分和排出残留物。小肠(SI)由绒毛和隐窝组成。大肠(LI)由盲肠和结肠组成，具有与SI相似的隐窝结构，但缺乏管腔突出的绒毛。肠道上皮膜的形态和功能各不相同，但所有部位的组织更新都是由隐窝底部的干细胞驱动的。研究人员发现尽管在小鼠体内具有Lgr5标记的增殖细胞的数量和分布相似，但小肠隐窝包含的有效干细胞是大肠隐窝的两倍。由于依赖Wnt的逆行细胞运动，远离隐窝底部的小肠细胞可以回到隐窝底部作为长期有效的干细胞发挥作用。相比之下，大肠几乎没有逆行运动限制了细胞的重新定位，导致有效干细胞数量的减少。此外，抑制了小肠的逆行运动后，有效干细胞的数量减少，加快了隐窝的单克隆化速度。这些结果表明，有效干细胞的数量是由主动逆行运动决定的，这揭示了一种新的干细胞调节渠道，可以在实验和药物上进行操纵。

图7 Wnt促进LGR5+细胞迁移

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04962-0

8. Embryo model completes gastrulation to neurulation and organogenesis

Nature (IF 69.504)

Pub Date: 2022-08-25

胚胎干细胞(ES细胞)的发育潜力可通过与胚胎外干细胞的相互作用得到极大的扩展，研究人员在体外用小鼠ES细胞、TS细胞和iXEN细胞组装了干细胞来源的胚胎——ETiX胚状体，重现了小鼠受精后8.5天内的整个子宫内自然胚胎的发育过程。该胚胎模型形成了具有明确的前脑和中脑区域的头盖、跳动的心样结构，包括神经管和体节的躯干以及包含神经中胚层前体、肠管和原始生殖细胞的尾芽。这个完整的胚胎模型是在形成血岛的胚外卵黄囊中发育。同时还证明了由Pax6基因敲除的胚状体模型与自然的Pax6基因敲除胚胎相似。因此，这些完整的胚状体是一个强大的体外模型，可以解剖不同的细胞谱系和基因在发育中的作用。研究结果证明了ES细胞和两种类型的胚胎外干细胞通过原肠形成、神经形成和早期器官发生的自组织能力来重建哺乳动物的发育。

图8 ETiX胚胎再现天然小鼠胚胎的发育过程

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05246-3

9. Transplanting neurofibromatosis-1 gene knockout neural stem cells improve functional recovery in rats with spinal cord injury by enhancing the mTORC2 pathway

Experimental and Molecular Medicine (IF 12.172)

Pub Date: 2022-10-14

神经干细胞因成活率低，神经分化效率低，限制了神经干细胞移植治疗脊髓损伤的疗效。NF-1是一种肿瘤抑制基因，限制神经细胞的快速异常的生长和分化。研究人员利用慢病毒载体体外敲除神经干细胞中的NF-1、Ricotr(mTORC2的核心成员)或NF-1+Ricotr，并将其移植到脊髓损伤(SCI)大鼠的损伤部位,首次证明了靶向敲除NF-1具有抗凋亡作用，并通过在体外增强神经干细胞的mTORC2/Rictor途径改善神经元分化。随后，将NF-1基因敲除的神经干细胞移植到损伤部位，通过提高移植神经干细胞的存活和神经分化，充分促进了脊髓损伤大鼠的组织修复和功能恢复。这些发现揭示了NF-1在神经干细胞生物学中的突出作用，并确定了NF-1基因敲除的神经干细胞移植是治疗脊髓损伤的一种有前途的策略。

图9 敲除NF-1可通过增强mTORC2通路促进NSCs的分化

原文链接： https://www.nature.com/articles/s12276-022-00850-9

10. Quality assurance of hematopoietic stem cells by macrophages

determines stem cell clonality

Science (IF 63.832)

Pub Date: 2022-09-23

组织特异性干细胞在机体中终生存在，并能分化以维持平衡或转化为癌症。但有关干细胞的质量保障机制尚不清楚。研究人员观察到斑马鱼胚胎中巨噬细胞和新生血液干细胞之间的亲密和特定的相互作用。巨噬细胞的相互作用经常导致细胞浆物质的去除和干细胞的分裂，或者完全吞噬和干细胞死亡。应激的干细胞表面被钙网蛋白标记，这刺激了巨噬细胞的相互作用。利用细胞条码技术，研究人员发现钙网蛋白敲除或胚胎巨噬细胞耗尽减少了成人造血的干细胞克隆的数量。该工作支持一个模型，即胚胎巨噬细胞通过监测干细胞质量来决定造血克隆。