据物理学家组织网近日报道，美国明尼苏达大学利乐海（Lillehei）心脏研究所发现，只打开一个叫做Mesp1的基因，就能让干细胞分化生成心脏、血液和肌肉等多种细胞类型。相关论文发表在《细胞_干细胞》杂志上。
多年来，干细胞研究人员一直致力于为再生医学造出不同类型的细胞，心脏研究人员对Mesp1基因尤其感兴趣。他们认为，Mesp1位于基因调控级别的最高层，是心血管发育的“主控因子”，能开启心脏转录因子，指导心脏中胚叶生成，并预防干细胞分化成其他细胞类型。
“但我们的研究发现，这一基因还有其他功能，在血液和骨骼肌的发育中也起着重要作用。”指导该实验的明尼苏达大学医学院儿科系副教授迈克尔·凯巴说，“结果变成什么取决于细胞感知周围环境而传达给它的化学信号。”
为了确定在早期胚胎细胞群中哪些会对Mesp1起反应，研究人员精心设计了实验，以掌握Mesp1在干细胞发育过程的不同时间点上会做什么。他们在特殊时点打开或关闭Mesp1基因，并精确调节培养环境，结果发现这一基因能做的事比以前认为的更多，不仅能让干细胞变成心脏细胞，还能变成血细胞和肌肉细胞。
“这完全出乎预料，但我们的发现也把以往关于Mesp1的发现中的矛盾之处联系在一起。”论文第一作者、实验室博士后珊尼·詹说，“以前有些研究报告称，Mesp1在某些特定环境下不能让干细胞发育成心脏细胞。现在我们知道了这是为什么。”
凯巴小组进一步证明，在那些将发育成骨髓内成熟干细胞和骨骼肌干细胞的细胞中，也会出现Mesp1，前者会形成血细胞，后者会形成新的肌肉纤维。
“我们非常惊讶一个基因能做这么多事！”詹说，“掌握了Mesp1的作用，可以让我们在制造不同细胞类型时成功率更高，也更高效。这一发现让我们向把干细胞技术用于再生医学更近了一步。”（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.stem.2013.03.004
PMC:
PMID:
Mesp1 patterns mesoderm into cardiac, hematopoietic, or skeletal myogenic progenitors in a context-dependent manner
Chan Sunny Sun-Kin SS,Shi Xiaozhong X,Toyama Akira A,Arpke Robert W RW,Dandapat Abhijit A,Iacovino Michelina M,Kang Jinjoo J,Le Gengyun G,Hagen Hannah R HR,Garry Daniel J DJ,Kyba Michael M
Mesp1 is regarded as the master regulator of cardiovascular development, initiating the cardiac transcription factor cascade to direct the generation of cardiac mesoderm. To define the early embryonic cell population that responds to Mesp1, we performed pulse inductions of gene expression over tight temporal windows following embryonic stem cell differentiation. Remarkably, instead of promoting cardiac differentiation in the initial wave of mesoderm, Mesp1 binds to the Tal1 (Scl) +40 kb enhancer and generates Flk-1+ precursors expressing Etv2 (ER71) and Tal1 that undergo hematopoietic differentiation. The second wave of mesoderm responds to Mesp1 by differentiating into PDGFRα+ precursors that undergo cardiac differentiation. Furthermore, in the absence of serum-derived factors, Mesp1 promotes skeletal myogenic differentiation. Lineage tracing revealed that the majority of yolk sac and many adult hematopoietic cells derive from Mesp1+ precursors. Thus, Mesp1 is a context-dependent determination factor, integrating the stage of differentiation and the signaling environment to specify different lineage outcomes.
