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饥饿环境可促进干细胞的分化


最近科学家们发现通过改变细胞的新陈代谢可促进胚胎干细胞分化。

干细胞通常生长得非常快速,所以需要大量的营养物质供给,培养基中的谷氨酰胺可为细胞提供碳源,在未分化的干细胞中的新陈代谢非常快速。

伊利诺大学芝加哥分校的研究者们发现当去除培养基中的谷氨酰胺后,一种重要的维持干细胞未分化状态的因子——OCT4的浓度显著下降,细胞开始分化。与此同时细胞内活性氧的种类上升,当活性氧种类达到一定水平就会对细胞的结构造成损伤。OCT4的浓度也极易受到活性氧的影响。谷氨酰胺的新陈代谢速度减缓,活性氧的种类上升,OCT4的浓度随之下降,细胞再也不能保持未分化状态。

OCT4就像一个开关,控制着细胞的多能干性,谷氨酰胺起着维持OCT4的作用。所以当细胞无法获取谷氨酰胺而处于饥饿状态后,OCT4的含量降低,细胞开始分化为成熟组织细胞。活性氧的种类也是另一个促使细胞分化的因子。可能需要活性氧的种类达到一定水平,干细胞才能分化成熟。

细胞诱导的常规方法是多因子组合诱导。在诱导干细胞向内皮细胞分化的过程中,他们发现向培养基中添加诱导因子的同时,若除去谷氨酰胺,可使诱导效率提升两倍,而且获得的内皮细胞能更加成功的向血管组织工程支架迁移并生长形成血管,这项发现可以为组织工程提供帮助。

左图为生长因子诱导的胚胎干细胞,右图为添加生长因子同时不加谷氨酰胺诱导的胚胎干细胞,可形成血管。

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