研究人員用光控制了胚胎干細胞的分化，讓它們根據(jù)準確的外部線索轉變?yōu)樯窠?jīng)元。
迄今為止，人們已經(jīng)鑒定了許多在特定時間促使干細胞分化的分子線索。用干細胞修復受損和衰老的組織已經(jīng)成為了再生醫(yī)學領域的熱點。不過，讓干細胞聽從指令并不是一件簡單的事。
近來研究顯示，許多編碼發(fā)育線索的基因，在未分化的干細胞中不斷地開和關。細胞如何在這樣的噪音中識別真正的發(fā)育信號，并做出快速而準確的應答呢？
為了解決這個問題，研究人員對小鼠胚胎干細胞進行改造，用藍光啟動其中的Brn2基因。他們通過調節(jié)光照的強度和持續(xù)時間，控制細胞中的Brn2含量并觀察細胞做出的應答。
研究顯示，如果Brn2信號足夠強持續(xù)時間足夠長，干細胞就會快速轉化為神經(jīng)元。但如果Brn2信號太弱或者時間太短，細胞就會*忽略掉它。
隨后研究人員用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)給轉錄因子Nanog添加了熒光標簽，這個轉錄因子相當于干細胞分化的剎車。他們發(fā)現(xiàn)，Brn2信號會干擾維持細胞穩(wěn)定和不分化狀態(tài)的反饋回路，使Nanog蛋白水平開始下降。細胞中的Nanog蛋白要四個小時才能*消失，這使它成為了一個的內部計時器。如果Brn2信號過早中斷，Nanog水平就能迅速恢復，細胞保持不變。如果Brn2信號一直持續(xù)直至Nanog消失，那么干細胞就會很快分化成為神經(jīng)元。
研究人員相信，其他干細胞分化過程也受到類似機制的控制。他希望通過這種光誘導的分化技術，探索復雜三維組織的形成。
“目前人們操縱干細胞的效率還比較低，這一過程顯得難以控制，"研究人員說?！斑@是因為細胞并不是個木偶，它在持續(xù)解讀信息。想要控制細胞的命運，我們就必須理解細胞的信息處理機制。"
