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來自幹細胞的胰島β細胞:科學家解碼幹細胞分化的早期分子機制

本文由民視《科學再發現》贊助,泛科學獨立製作

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Wnt/β-catenin訊息傳導路徑和微小核糖核酸335號(microRNA 335),能促進幹細胞分化出原生細胞。原生細胞由胚層組成,也是不同組織類型-例如胰腺以及分泌胰島素的β細胞-的起源。赫蒙霍玆慕尼黑衛生與環境研究中心(Helmholtz Zentrum Munchen,簡稱HMGU)的科學家根據先前的研究結果,發現幹細胞分化時的關鍵分子,研究成果可以應用在治療糖尿病的β細胞移植療法。這兩項研究的結果發表在《Development》期刊上。

研究團隊根據這項研究,對於幹細胞分化之分子調控提出新的見解,替像是糖尿病的慢性疾病的再生醫學療法,揭示重要的目標結構。

多能幹細胞能夠分化成為人體中所有的細胞。在胚胎發育早期階段,多能幹細胞構成胚胎的三層:內胚層、中胚層、和外胚層。不同功能的組織細胞,像是皮膚細胞、肌肉細胞,以及特定的器官細胞,就是由這三層細胞所長成。

各種各樣的的訊息傳導路徑對於胚層的建構很重要,其中包含Wnt/β-catenin訊息傳導路徑。胰腺的細胞,例如β細胞,由內胚層組成;來自胃腸道、肝臟、肺臟的胚層也會形成。IDR主任的Heiko Lickert教授,與慕尼黑LMU的Gunnar Schotta教授共同表示:Wnt/β-catenin訊息傳導路徑能調節Sox17基因,Sox17基因能依序調節分子程序,分配多能細胞到內胚層,並誘導幹細胞開始分化。

在另一項計畫中,Lickert教授與計算生物學研究機構(ICB)的Fabian Theis教授發現,microRNA-335調節內胚層的轉錄因子Sox17和Foxa2;當細胞在胚層裡分化時,負責與鄰近的中胚層劃定界限。轉錄因子的濃度決定這些細胞在這裡會發展為肝臟、肺臟、或是胰腺細胞。

Lickert教授說:「我們的發現指出幹細胞分化的兩個關鍵過程。透過對細胞形成的進一步瞭解,我們可以從幹細胞創造出特定功能的細胞」。這項技術也可以使用在各種治療方法上-像是在糖尿病,我們可以移植有缺陷的β細胞。再生醫學從此能為其他器官缺陷或疾病的療法之一。

糖尿病一型的病因在於胰腺裡負責分泌胰島素的β細胞失能,而再生醫學希望能恢復或移植這些細胞。Lickert與他的團隊參與一項歐盟資助的研究項目(簡稱’HumEn’),將在未來提出更進一步的β細胞移植療法的見解。

資料來源:Insulin-producing beta cells from stem cells: Scientists decipher early molecular mechanisms of differentiation. Phys.org [Jan 23, 2014]

研究文獻:

  • Engert, S. et al. (2013). “Wnt/β-catenin signalling regulates Sox17 expression and is essential for organizer and endoderm formation in the mouse," Development, DOI: 10.1242/dev.088765
  • Yang, D. et al. (2014, epub ahead of print). “miR-335 promotes mesendodermal lineage segregation and shapes a transcription factor gradient in the endoderm," Development, DOI: 10.1242/dev.104232

編譯:

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黃婉貞

成功大學認知所畢業,受到HPX讀書會啟蒙,熱衷穿梭在各類型社群聚會與人交流。

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