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科技日报记者 张梦然

成体多能干细胞（aPSC）存在于许多不同类型的动物（例如海绵、水螅、真涡虫、无腔蠕虫和一些海鞘）中，但它们的制造机制在任何物种中都是未知的。在《细胞》杂志的一项新研究中，美国哈佛大学生物与进化生物学系研究人员确定了三带豹蠕虫中aPSC形成的细胞机制和分子轨迹。

三带豹蠕虫是一种可使用“新生细胞”的aPSC完全再生的物种。将其切成碎片，每一块都会长出一个新的身体，包括从嘴巴到大脑的一切。

研究人员使用转基因技术创建了一个细胞系，并将蛋白质Kaede引入细胞，该细胞系导致胚胎细胞发出荧光绿光。Kaede是光可转换的，研究人员可用激光照射细胞，将胚胎的单个绿色细胞变成红色。

为了确定每个细胞的功能，研究人员系统地对早期胚胎的每个细胞进行了光转换，在八细胞阶段创建了完整的命运图。然后，当蠕虫长成仍然带有红色标记的成虫时，研究人员追踪了这些细胞。在许多胚胎中一次又一次地跟踪每个细胞的重复过程使研究人员能追踪每个细胞在哪里工作。

三带豹蠕虫。图片来源：曼斯·斯里瓦斯塔瓦和凯瑟琳·梅扎-科尔

在十六细胞阶段的胚胎中，研究人员发现了一对非常特殊的细胞3a/3b，这对细胞产生了看起来像是新生细胞的细胞。研究人员对这组特定细胞进行了试验。为了成为新生细胞，细胞必须满足干细胞的所有已知特性。研究人员发现，只有这些细胞的后代在再生过程中会产生新的组织。

另一个决定性的特性是干细胞中的基因表达水平，它必须表达数百个基因。单细胞测序数据证实，在分子水平上，只有3a/3b细胞的后代与干细胞匹配。

研究人员在单细胞水平上生成了一个巨大的胚胎发育数据集，详细说明了从发育开始到发育结束，哪些基因在胚胎的所有细胞中表达。

研究人员计划继续深入研究这些基因如何在干细胞中发挥作用的机制，这将有助于了解自然界如何进化出一种制造和维持多能干细胞的方式。了解aPSC的分子调节因子将使研究人员能够比较这些机制，从而揭示多能干细胞是如何在动物之间进化的。

标签： 多能干细胞