Science提出細胞起源新理論

　　斑馬魚的生動顏色、鯊魚巨大的頜，達爾文雀逃跑或戰斗的本能及多樣化的喙。世界上這些以及其他顯著的哺乳動物特征都起源于稱作為神經嵴細胞的一小群強大的細胞，但目前對于它們的起源卻知之甚少。

　　現在西北大學的科學家們提出了神經嵴細胞及脊椎動物在5億多年前出現的一種新模型。他們的研究結果發布在《科學》（Science）雜志上。

　　研究人員報告稱發現，不同于隨著胚胎發育潛力逐漸受限的其他早期胚胎細胞，神經嵴細胞維持了控制多能性的分子基礎——能夠生成構成機體的所有細胞類型。

　　研究的領導者、進化分子生物學家Carole LaBonne說：“這項研究提供了有關人類和其他哺乳動物進化起源深刻的新見解。它也提供了干細胞包括癌癥干細胞分子回路至關重要的一些新信息。”

　　LaBonne說，再生醫學科學家現在為未來開展旨在利用干細胞能力治療人類疾病及先天缺陷的研究，獲得了一個最新的框架。

　　這項研究還顛覆了傳統的觀點。過去科學家們認為神經嵴細胞是通過進化才獲得了它們驚人的特性，但西北大學的研究表明這種能力一直存在。研究人員現在將焦點放在了神經嵴細胞避開潛能限制的分子機制上。

　　利用爪蟾的胚胎來開展研究，LaBonne和研究小組發現神經嵴細胞與囊胚期胚胎中的早期多能細胞驚人相似，包括共享了一組關鍵基因的表達，這些基因協同作用賦予了細胞獨特的特性。

　　LaBonne說：“神經嵴細胞的潛力從不受限。我們認為是有一小群早期干細胞被擱置在了一旁，時間到了它們的巨大發育潛力才釋放出來構建出了哺乳動物獨有的一些新特征。”

　　在5億多年前獲得神經嵴細胞，脊椎動物形成了一些重要的新特征，例如有了容納復雜大腦的顱骨，用于捕食的頜，復雜的周圍神經系統以及脊椎動物身體必需的許多其他細胞類型。

　　在新研究中，LaBonne和她的研究小組研究了早期胚胎細胞利用來促進多能性（干性）的遺傳工具箱，并將之與神經嵴細胞的進行了比較。他們發現神經嵴細胞也利用了多能囊胚細胞采用的工具箱，并證實它對于兩種細胞類型多能性至關重要。源自這一工具箱的蛋白質協同作用使得單細胞生成了一系列令人眼花繚亂的組織。

　　其中一種蛋白Snail1一直是以往LaBonne實驗室的研究焦點。她們和其他的研究人員曾證實Snail1不僅發揮關鍵作用控制了神經嵴細胞的巨大發育潛能，還控制了它們的遷移及侵襲行為能力。

　　LaBonne說，癌細胞利用了Snail1和其他神經嵴調控蛋白的功能，來形成癌癥干細胞及介導轉移過程，癌細胞借此擴散至身體各處而形成新腫瘤。研究人員通過在發育胚胎中研究Snail1功能而獲得了其在癌癥中作用的一些新見解。

　　過去認為在早期的囊胚期胚胎中，只短暫存在多能細胞，隨著胚胎發育細胞受到限制變為胚層細胞類型，然后成為特化細胞類型。西北大學的研究表明，在這些早期階段并非所有細胞都受到限制。相反，由一個囊胚細胞亞群進化生成的神經嵴細胞保留了多能性潛在調控網絡活性。

　　這項研究突顯了關于胚胎發育還有很多有待去發現。人體10萬億的細胞精巧地組織成了錯綜及高度復雜的組織和器官，而這一切都是由單個細胞——卵細胞自組裝而成。

　　LaBonne說：“這是一個迷人的過程。生物的重大前沿之一就是要了解錯綜復雜的事物產生的機制，以及它是如何進化構建出達爾文所說的‘無盡形態美(endless forms most beautiful)’的。”