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成年人的组织细胞可以获得或者恢复一种对于早期组织发展的记忆,这种发现有可能为癌症和再生医学(regenerative medicine)。

当组织细胞成长之后,它们可以记住它们的儿童时期。
一项由哈佛医学院、哈佛干细胞学院和伯明翰妇女医院和达娜.法柏癌症研究院(Dana-Farber Cancer Institute, DFCI, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, and the Harvard Stem Cell Institute)的研究人员共同进行的研究报告,发表在今年3月29日的《分子细胞》杂志上。(Molecular Cell)
这项研究发现成年人的细胞,可以保持它们在早期发展时期的基因被激活的记录。更为让人颇为惊讶的是,这种记忆是可以恢复的:在特定的实验室条件下,细胞可以回放它们早期的故事,可以开启以前被激活的基因位置,也就是说可以让基因循记忆再次表达。
该项研究的首席作者说,他们发现成年人的细胞可以保持它们早期发育的所有基因目录,包括当器官和组织在胎儿中的形成时期的记录。
与研究人员原先认为早先的发育轨迹记录会被永久尘封不一样,他们发现在特定条件下,细胞尘封的记忆可以被打开。
这种发现为细胞生命科学带来深远影响,让研究人员重新思考细胞的能力范围,以及未来可以为器官退化性疾病和其它一些疾病寻找新的治疗方案和治疗路径。
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人体内不同的细胞类型都存在同样的基因DNA,它们的不同之处在于基因表达的控制不同。基因表达的控制因素称为加强子(enhancer),指的是在基因DNA 的某一处位置可以把基因表达打开或者关闭。
细胞类型的多样性,在于就像玩同样的基因抽彩一样反复增加复杂的方式,进化给每个基因以多重的控制因素。
在细胞的早期发展阶段,细胞就在不断进行选择,它们从未分化的状态发展成特殊的器官和组织,就是用基因强化子(gene enhancers)来让这些基因表达发生。
在早期发育阶段使用的基因强化子和成年组织细胞的基因强化子是不同的,研究人员在研究中试图通过实验发现这种不同。
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研究人员追踪实验鼠肠道细胞从胎儿阶段发育到成年实验鼠肠道组织阶段,观察那些基因强化子何时发挥作用。
他们也观察成年实验鼠的细胞DNA,聚焦在化学改性的特殊模式的基因区域。两组数据集相匹配,成年实验鼠细胞的化学改性模式,就是发育强化子的记录。
研究人员认为,发育强化子以这种方式保存下来并不是现在才有的观点,但是他们发现强化子活动的档案记录是完全标志性的。这种档案记录不仅是综合性的,而且是可以获得的。
当研究人员从细胞中移除特殊的蛋白质,发现发育强化子被以相反的顺序准确激活。研究人员想搞明白当细胞往哪个方向发育发展的决定因素,也就是起始复合体PRC2(Polycomb Repressive Complex 2)的基本生物性。因为起始复合体有两面性,既可以发育成良性器官和组织,基因也可以产生突变发展成癌症病变。
发现这种细胞的记忆可以恢复,是一个不期而遇的惊喜。
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如何使用这种发现为人类治愈疾病带来福音?为什么动物成年细胞会保存这种记忆属性?
一种可能性是这种细胞记忆,仅仅是细胞发育过程中的遗迹。或者是大自然造物主的神奇安排,让细胞可以在需要的时候能够召回记忆,以便于可以制造新的组织和修复伤害。
如果身体需要受损的组织重生,也许就必须在组织中的细胞重新按照在胚胎时期的记忆重新发育一次。
这种可能性为再生医学带来诱人前景。可以设想有一天,病人的细胞可以蒙混过关进入到早期胎儿发育阶段,然后发育成成年组织以替代疾病器官或者失效的组织。
这种发现还带来癌症治疗的一个方向。科学家很早就认为癌症细胞可以离开肿瘤细胞组织扩散到身体其它地方,是通过打开胎儿发育时期激活的那些基因。
通过调查研究基因发育强化子的记录,可以研制新的靶向药来中止或者预防癌症细胞全身扩散或者转移。
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