2012年09月01日 讯 /生物谷BIOON/ --成体干细胞在涡虫(planarian)中展现出强大的治愈能力。这种不起眼的扁虫能够重建任何缺失的身体部分。但是成体干细胞如何在合适的时间内构建出合适的组织一直是个未知数。如今，根据一篇刊登在Development期刊上的论文，来自美国斯托瓦斯医学研究所(Stowers Institute for Medical Research)的研究人员描述了一种新的系统从而能够允许他们追踪涡虫(Schmidtea mediterranea)中的干细胞。他们发现涡虫中被称作neoblast的干细胞迁移、增殖和开始重建由于截肢而失去的组织。
领导这项研究的Alejandro Sánchez Alvarado博士说，“我们能够证实当组织经历结构损伤时，完全强大的干细胞能够迁移。当我们说话时，这些过程很可能在你和我的体内发生，但是在诸如我们之类的有机体内，却很难进行可视化观察。”
干细胞有潜力提供无限数量的特化细胞从而对一系列疾病进行再生性治疗，但是运送人干细胞到体内合适位置一直是一个主要挑战。追踪单个neoblast的能力有望为揭示有助于涡虫干细胞导航到损伤位点的分子信号，并且有可能最终允许科学家们提供到达正确位置的治疗性干细胞。
在这项研究中，第一作者Otto C. Guedelhoefer博士让涡虫(S. mediterranea)暴露在辐射当中，其中这种辐射杀死这种涡虫的neoblast，同时让其他类型的细胞不受损伤。这些接受辐射的涡虫在几周之内就出现萎缩和死亡，但是当Guedelhoefer将来自另一只涡虫的一些干细胞移植到它们的体内之后，这些移植的干细胞检测损伤的存在---也是移植的位点---，并从移植物中迁移出去，进行复制和拯救它们的宿主。不同于人类和其他哺乳动物中存在的成体干细胞，涡虫干细胞在完全成熟的动物中仍然保持多能性，而且即便当它们迁移时，它们仍然保持如此。
但是当Guedelhoefer只照射涡虫身体一部分时，存活下载的干细胞不能够检测到损伤，也不能迁移从而修补这种损伤，这就证实这些干细胞通常呆在原地。只有当相当数量的接受辐射的组织发生凋亡之后，这些干细胞才迁移到损伤位点并开始重建这些组织。接着，Guedelhoefer照射涡虫身体一部分，并用刀片将它切断，结果存活下来的干细胞在几天内就到达现场。
为了开展这些实验，Guedelhoefer对涡虫手术和X射线方法进行改编，而且他还精确地描述干细胞所在的位置，并且利用RNA整体原位杂交(whole-mount in situ hybridization, WISH)研究它们扩散到多远。利用WISH，他对mRNA特异性片段进行标记来观察原始的干细胞和它们的子细胞。这种技术允许他确定多能性干细胞能够迁移并且同时产生不同类型的子细胞。
接下来，Sánchez Alvarado期待进行遗传筛选和移植实验来破坏或加强研究人员在这项研究中观察到的细胞行为以便找出干细胞的迁移规则。(生物谷Bioon.com)
本文编译自Moving toward regeneration: Scientists show how pluripotent stem cells mobilize in wounded planarian worms
doi: 10.1242/dev.082099
PMC:
PMID:
Amputation induces stem cell mobilization to sites of injury during planarian regeneration
Otto C. Guedelhoefer IV and Alejandro Sánchez Alvarado
How adult stem cell populations are recruited for tissue renewal and repair is a fundamental question of biology. Mobilization of stem cells out of their niches followed by correct migration and differentiation at a site of tissue turnover or injury are important requirements for proper tissue maintenance and regeneration. However, we understand little about the mechanisms that control this process, possibly because the best studied vertebrate adult stem cell systems are not readily amenable to in vivo observation. Furthermore, few clear examples of the recruitment of fully potent stem cells, compared with limited progenitors, are known. Here, we show that planarian stem cells directionally migrate to amputation sites during regeneration. We also show that during tissue homeostasis they are stationary. Our study not only uncovers the existence of specific recruitment mechanisms elicited by amputation, but also sets the stage for the systematic characterization of evolutionarily conserved stem cell regulatory processes likely to inform stem cell function and dysfunction in higher organisms, including humans.
