細胞的分化與壁龕的關系
細胞的分化是發育生物學的核心問題。一個細胞不僅存在著時間上的分化，同時還存在著空間的分化。多細胞生物的細胞分化是依賴各部分細胞基因表現的時空關系，而時空關系由生物體的遺傳性規定了嚴格的程序和模式。因此，分化是處在基因的調節作用下，同時也受其環境因素的影響。凡需要不斷產生新的分化細胞以及分化細胞本身不能分裂的組織或細胞，都需要干細胞來維持。
多年來，科學家們一直認為，一個細胞的命運在發育初期就已經被決定了，且不可逆轉。但是，這個觀點正逐漸被越來越多的實驗結果否定。研究結果顯示，胚胎期和成年哺乳動物的組織干細胞均具有多向分化潛能，不僅可以分化為相同胚層來源的組織細胞，而且可以分化為不同胚層來源的組織細胞。
分化的過程從發生機制上來看，干細胞并不直接分化產生終末分化細胞，而是先分化成短暫擴增細胞(transientamplifying cell)，短暫擴增細胞有定向分化成某種終末分化細胞的能力，或分化成定向祖細胞(committedprogenitors)。短暫擴增細胞再經過幾次到十幾次不等的分裂后定向分化，進一定可分化為有絲分裂后細胞(post-mitoticcells)及終末分化細胞(terminally-differentiated cells)。短暫擴增細胞的存在說明組織較少量的干細胞分裂為很多的子代分化細胞。至于ES細胞（干細胞）如何進行分化呢？
01.一般認為干細胞分化產生其子代細胞的過程中有兩種機制：
A.第一種，傳統認為干細胞通過不對稱分裂產生其后代，產生一個新的干細胞和一個最終經歷分化的子代細胞。一般來說，單細胞生物和無脊椎動物以此種方式進行分化。
B.第二種，是一高度調節性的機制，具有一定的概率性，干細胞通過這種方式產生其子代干細胞和定向祖細胞，大多數哺乳動物的組織以這種方式進行自我更新。
以神經干細胞為例，神經干細胞存在于胚胎和成人腦組織及周邊神經系統中。在生長因子、激素和微環境（壁龕niche）因素的作用下，神經干細胞可以分化為神經元、星型膠質細胞和少突膠質細胞。實驗證明，神經干細胞在體外穩定傳代幾年后植入成人腦內仍具有分化為神經細胞的潛能。更令人感興趣的是，神經外胚層來源的神經干細胞也能分化成中胚層來源的細胞。此外，Kondo和Raff報道，細胞外信號能夠誘導少突膠質細胞的前體細胞逆轉為多潛能神經干細胞，逆轉后的神經干細胞具有自我更新能力，可以分化為神經元、星型膠直細胞、少突膠質細胞。這種逆轉現象在血液系統也有發生，成年造血干細胞在胎兒造血壁龕下表現出類似于胚胎造血干細胞的特性。這些確鑿的實驗證據均表示神經干細胞具有多向分化潛能。
02.干細胞的微環境（干細胞壁龕niche）
干細胞的分化行為是被預先程序化，還是受周圍環境的調控，一直是一個有爭議的話題，但干細胞所處的干細胞壁龕（niche）也就是上文提到的干細胞微環境對干細胞分化調控的影響是很重要的。“壁龕（niche）”的概念第一次提出是在造血組織中，即控制干細胞命運的外在因素不對稱分裂的組織、保守的不對稱的干細胞、干細胞的子代細胞及周圍細胞間的復雜的相互作用、局部和遠端的信號傳導中具有重要的作用。
細胞外基質成分的改變會影響干細胞的分化，例如：整合素在其中產生重要作用。當干細胞的微環境發生改變如損傷時，胞外某些資訊可通過整合素α5β1、αVβ5及αVβ6等傳遞給干細胞，以觸發跨膜信號傳導(transmembrane signaltransduction)，調控細胞的基因表現。這一過程不僅可以改變干細胞的分裂方式，而且也激活干細胞的多潛能性，使干細胞產生一種或多種定向祖細胞，以適應組織修復的需要。因此，不同干細胞的環境有其造就干細胞特定的作用，同時在相異的微環境之間組成了一定的網絡系統，共同地調控著干細胞的命運。
掃一掃
