诱导干细胞后代发生癌变的生物电信号
塔夫斯大学文理学院的生物学家们近日鉴别了一种新的“指导细胞”，证实这种“指导细胞”膜电位的改变可引起干细胞后代诱发色素细胞出现黑色素样癌变。研究人员还证实这种转移性的转化是由于血清素转运异常引起。
这一发现将有助于人们预防和治疗癌症、白癜风和出生缺陷等疾病。研究成果报道在10月19号的《疾病模型与机制》（Disease Models and Mechanisms）杂志上。
“新型生物电信号和新细胞类型的发现具有重要的意义，将有助于我们了解生物体协调干细胞功能，抑制肿瘤生长的机制。最终使我们能够指导细胞行为，将其运用到再生医学领域，”塔夫斯大学再生与发育生物学中心的负责人、生物学系教授、论文的资深作者Michael Levin博士说。
干细胞发生错误调控是癌症发生及出生缺陷的一个重要因素。近期的研究证实干细胞拥有独特的电生理特性，受到离子通道蛋白调控的离子流在干细胞分化中发挥重要作用。虽然研究发现许多遗传和生物化学信号在调控细胞与宿主生物体的相互作用中发挥作用，但科学家们对于生物电信号却仍然知之甚少，尤其是利用人工培养技术构建整个活体生物方面。
“细胞是如何参与宿主生物体复杂活动的？机体是如何控制细胞保持正常，不发生癌变？当个体细胞发生衰老和死亡时，如何保持所有组织和器官的正常形态？我们渴望能揭示这些谜底。”Levin说。
为了确定体内电位改变调控细胞行为的机制，塔夫斯的研究人员对非洲爪蛙胚胎中的一组神经嵴干细胞进行了研究。神经嵴干细胞能够在脊椎动物包括人类体内进行迁移，最终分化成各种细胞类型其中包括黑色素细胞，促成各种结构例如心脏、脸和皮肤形成。神经嵴先天畸形会影响后代细胞，引起出生缺陷。
塔夫斯大学生物学家利用一种常用的抗寄生物药伊维菌素打开了甘氨酸门控氯通道（GlyCl）控制了胚胎中一种特异的分散的细胞群的电属性。GlyCl通道是一种调控细胞膜电位的离子通道，并且是独特的“指导细胞”群的标记物。改变氯离子的水平使细胞发生超极化或去极化，会启动远处来自神经嵴细胞的黑色素细胞发生异常生长。这些色素细胞不仅大量增殖，还会形成长的枝干形状的结构彻底侵入到神经组织、血管和肠道中。这就是典型的转移模式。
GlyCl表达细胞能够改变一种完全不同的细胞类型（黑色素细胞）的形状、位置和数量，揭示了一种新的、非常重要的细胞类型——可以改变特定距离的细胞行为的指导细胞。
当研究人员使用各种不同的方法控制膜电位时均获得了相似的结果。因此，他们认为黑色素细胞的改变是由于膜电位改变所造成，而不依赖于伊维菌素、氯离子流或GlyCl通道。
研究人员在一种除极化的培养基中检测人类表皮黑色素细胞证实细胞发生了与非洲爪蛙中观察到的相似的形状改变。
研究人员进而又对细胞感觉除极化并转变生物物理信号调控远处细胞行为的机制进行了研究。在研究了三种电位变化情况后，他们发现细胞表面血清素转运（一种可调控人体情绪、食欲及其他功能的神经递质）有可能是信号传递的信使。
塔夫斯大学的研究人员认为分析其他的离子通道或许能够发现其他可传递信号并调控机体各种重要细胞行为的指导细胞。学习鉴别并操作这类细胞将有助于揭示它们对离子流的其他作用，并建立起一种新的调控细胞行为的模型用于再生医学及肿瘤学研究。
Levin和他的同事们已经利用电压敏感性染料对早期非侵袭性癌症进行了检测，并通过对正常细胞和指导细胞进行去极化探索了使癌症细胞恢复正常的方法。
文章来源：生物通
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