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Nature:新型单细胞分析技术揭示干细胞中的复杂突变

摘要 : 近日,来自波士顿儿童医院等处的研究人员利用新型的单细胞基因分析技术揭示了多能干细胞的多种遗传突变,相关研究刊登于Nature上,为后期开发治疗疾病的新型再生性疗法提供了一定的帮助和希望。

 

近日,来自波士顿儿童医院等处的研究人员利用新型的单细胞基因分析技术揭示了多能干细胞的多种遗传突变,相关研究刊登于Nature上,为后期开发治疗疾病的新型再生性疗法提供了一定的帮助和希望。

研究者James Collins表示,在单一细胞之间干细胞群体会包含许多差异,而这在干细胞工程学领域开发预测性的方法却会带来一点问题,如今研究者发现,他们此前考虑过的细胞间的问题性差异或许实际上对于精确控制干细胞会有一定的益处。

文章中,研究者通过利用变异物,比如不同的化学物或者遗传敲除技术等来干扰多能干细胞,从而绘制出了多能干细胞的发育图谱,随后研究者分析了每一个细胞的单一遗传组成,来观察每一个细胞处于多能状态下的微小波动改变,结果研究者发现干细胞的许多小细节都会被内在因素、化学物以及环境因子所影响,这就揭示了一种干细胞发育调节子的复杂决策机制。

而新型的单细胞分子技术也可以帮助研究者更加精确地对细胞进行分类,并且鉴别出控制细胞状态的调节性回路,研究者Roshan Kumar指出,隐藏在本研究背后的真正的激励驱动机制就是理解单一干细胞之间的差异引发原因及结果,以及揭示细胞中关键的调节子如何影响及平衡细胞的发育结果。

如今,研究者们更愿意认为存在一种“代码”可以将干细胞调节回路的动态行为模式同细胞最终的发展路径相连接起来,而利用这种神秘代码研究人员就希望可以精确调节单一细胞的状态以及将其用于不同的用途,比如产生特殊的细胞类型或者用于进行个体化的治疗等。

原文标题:Deconstructing transcriptional heterogeneity in pluripotent stem cells

Roshan M. Kumar, Patrick Cahan, Alex K. Shalek, Rahul Satija, A. Jay DaleyKeyser, Hu Li, Jin Zhang, Keith Pardee, David Gennert, John J. Trombetta, Thomas C. Ferrante, Aviv Regev, George Q. Daley & James J. Collins

Pluripotent stem cells (PSCs) are capable of dynamic interconversion between distinct substates; however, the regulatory circuits specifying these states and enabling transitions between them are not well understood. Here we set out to characterize transcriptional heterogeneity in mouse PSCs by single-cell expression profiling under different chemical and genetic perturbations. Signalling factors and developmental regulators show highly variable expression, with expression states for some variable genes heritable through multiple cell divisions. expression variability and population heterogeneity can be influenced by perturbation of signalling pathways and chromatin regulators. Notably, either removal of mature microRNAs or pharmacological blockage of signalling pathways drives PSCs into a low-noise ground state characterized by a reconfigured pluripotency network, enhanced self-renewal and a distinct chromatin state, an effect mediated by opposing microRNA families acting on the Myc/Lin28/let-7 axis. These data provide insight into the nature of transcriptional heterogeneity in PSCs.

来源: Nature 浏览次数:144

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