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    Nat. Genet.:控制生物圖案形成的成形素可用于干細胞再生醫學

    來源:生物谷 2012-02-23 14:47:28 瀏覽次數:3,241次

    來自英國倫敦國王學院的研究人員首次提供實驗證據證實一名偉大的英國數學家關于諸如虎紋或豹斑之類的生物圖案如何形成的理論。這些研究結果發表在《自然-遺傳學》期刊上。

    這項研究不僅證實一種可能在脊椎發育中發揮極其重要作用的機制,而且還確信控制這些圖案形成的稱作成形素(morphogen)的化學物也能夠用于再生醫學中將干細胞分化為組織。

    這些研究發現提供證據支持一種著名的譯碼員和數學家Alan Turing20世紀50年代首次提出的一種理論[1]。他提出一種觀點:生物系統中有規則的重復圖案是由一對成形素產生的。這對成形素當中一個作為激活物和另一個作為抑制物,兩者一起發揮作用。

    為了測試這種理論,研究人員研究了在小鼠上腭中發現的有規則性地間隔排布的齒板的發育。研究小組在小鼠胚胎上開展實驗,鑒定出一對成形素相互配合影響每根齒板在哪兒形成。這兩種化合物控制彼此的表達,激活和抑制彼此的產生,因而控制齒板圖案的產生。

    研究人員能夠鑒定出兩種特異性的成形素參與這種過程---FGF(Fibroblast Growth Factor, 成纖維細胞生長因子)Shh(Sonic Hedgehog, 音猬因子)。他們證實當這些成形素的活性增加或下降時,小鼠上腭齒板(the ridges in the mouth palate)圖案按照Turing方程式預測的那樣受到影響。這是第一次鑒定出實際的成形素參與這種過程,研究人員也就能夠精確地觀察Turing提出的理論所預測的影響。

    來自倫敦國王學院牙科研究所顱面發育部門的Jeremy Green教授說,規則性間隔排布的結構,從脊椎和毛囊到老虎或斑馬魚的斑紋,是生物學中的一種基本圖案模式。科學家已提出幾種關于自然中圖案如何形成的理論,但是直到現在只有Turing提出的機制存在著相關證據。我們的研究首次通過實驗鑒定出一種激活物-抑制物系統在斑紋的產生中發揮作用,在這種研究中,這種斑紋存在于小鼠上腭齒板中。

    盡管齒板在享受和品嘗食物中發揮著重要作用,但是它并沒有很大的醫學價值。然而,它們在驗證Alan Turing20世紀50年代首次提出的激活物-抑制物理論模型中極其有價值。

    這項研究不僅證實諸如斑紋之類的圖案是如何形成的,而且它還確信這兩種成形素能夠用于未來的再生醫學以便當干細胞分化為其他組織時再生不同的結構和圖案。

    因為2012年是Turing的百年誕辰紀念日,所以這項證實他的理論是正確的研究是送給這位偉大的數學家和計算機科學家的最合適的禮物。

    (文章來源:生物谷)

     

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