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中胚胎控制干細(xì)胞多能性的基因

    根據(jù)Labosky，F(xiàn)oxd3是哺乳動物干細(xì)胞的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控基因，在人類基因組中也存在對應(yīng)的版本。Foxd3基因表達(dá)是人類胚胎干細(xì)胞的一個(gè)診斷特征，這表明這個(gè)基因在小鼠和人類細(xì)胞中可能是以相似的方式執(zhí)行功能的。

    “如果我們打算利用干細(xì)胞作為臨床治療的手段，那么識別出控制干細(xì)胞分化過程的關(guān)鍵調(diào)控基因如Foxd3等是至為重要的。”Labosky認(rèn)為。“一旦我們了解這這些基因是如何執(zhí)行功能的，我們距離塑造干細(xì)胞為滿足我們需要的形式就為時(shí)不遠(yuǎn)了。”Foxd3缺失的胚胎不會存活很長時(shí)間。雖然存在部分卵黃囊（胚外膜的一種,供應(yīng)早期胚胎發(fā)育時(shí)需要的養(yǎng)分）的形式，然而含有所有組成發(fā)育胚胎的機(jī)體的細(xì)胞的內(nèi)部細(xì)胞團(tuán)無法擴(kuò)大到足以產(chǎn)生胚胎和一些支持組織的程度。

    沒有Foxd3，小鼠胚胎就無法維持足夠的干細(xì)胞幸免于發(fā)育過程中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 “我們的發(fā)現(xiàn)暗示，F(xiàn)oxd3 是少數(shù)幾個(gè)作為發(fā)育胚胎的‘總開關(guān)’的基因之一。”Labosky說。“這些基因通過打開或關(guān)閉其它基因作為對胚胎中信號的應(yīng)答從而決定了干細(xì)胞的命運(yùn)。” Foxd3可以加入到早先識別出的胚胎發(fā)生的早期階段大家族中，這個(gè)家族已包括Oct4、Fgf4和Sox2等成員。這表明Foxd3的功能區(qū)或是在Oct4、Fgf4 和Sox2基因的下游，或是沿一條與它們平行的通路。 研究人員查明，通過補(bǔ)充進(jìn)非突變的胚胎干細(xì)胞到Foxd3突變的胚胎中，可以恢復(fù)胚胎的正常發(fā)育，這說明Foxd3是在內(nèi)部細(xì)胞團(tuán)以及衍生細(xì)胞中活動的。

    “干細(xì)胞是一類*的組織類型，具有巨大的疾病治療潛力，但如果我們打算利用干細(xì)胞，我們就應(yīng)該了解它們分化能力背后的基礎(chǔ)。”賓夕法尼亞大學(xué)細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系的助教Patricia Labosky博士說道。“在干細(xì)胞的所有調(diào)控基因中，似乎是Foxd3基因的表達(dá)起著防止干細(xì)胞迅速分化也就是發(fā)育成不同組織類型的作用，控制干細(xì)胞的分化才能使胚胎維持有足夠的干細(xì)胞保證繼續(xù)的正常發(fā)育。”

    為研究Foxd3基因的功能，Labosky 和她的同事培養(yǎng)出Foxd3基因突變失活的小鼠品系，然后對這些小鼠進(jìn)行基因分析以確定Foxd3蛋白的作用。在試圖了解干細(xì)胞的本質(zhì)特征的過程中，賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員識別出一個(gè)對于維持干細(xì)胞自我更新的能力至為關(guān)鍵的調(diào)控基因。