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为了愈合伤口，成熟细胞会变得像胚胎细胞？

张子豪 2025-10-11 11:43 1

身体细胞再一次显示出了意想不到的可塑性：在一种被称为“涎腺病”的新伤口愈合中，当作熟细胞可以恢复到胚胎细胞状况。刚起头胚胎只是一个自力细胞，跟着时候推移将会割裂出不可胜数个细胞。在割裂过程中，这些早期非特化的细胞疯狂地增殖，尔后慢慢分化身世体各个组织。跟着胚胎不竭当作熟，胚胎干细胞起头各司其职，不竭分化当作各类细胞系前体，进而发生更当作熟的细胞：血细胞、神经细胞、肌肉细胞、肠细胞。这些组织的本家儿要功能会在胎儿出生后发生转变，因为生物体顺应了子宫内的糊口。

身体在毁伤后需要更多新细胞来进行修复，研究人员发现，为了获得新细胞，组织会选用通俗的当作熟细胞将它们恢复到胚胎细胞的高度增殖状况。图片：Rachel Suggsfor Quanta Magazine

博科园-科学科普：当来到实际宿世界时，要利用肺呼吸空气和消化系统处置食物。但仍有一些细胞群体保留了其最初的可塑性。好比帮忙维持日常组织和愈合伤口的当作熟干细胞。当然，当作熟干细胞并不是独一连结可塑性的细胞。当人体进行修复时，若有需要，一些特别的细胞可以“去分化”，从头进入近似于干细胞状况。新的研究成果表白，细胞可塑性可能远比科学家们想象的复杂。三个研究小组发现，在组织再生过程中，当作人干细胞(以及近似的去分化细胞)这一解决方案对于愈合一些伤口是远远不敷。可是受损组织的细胞恢复到胚胎细的状况可以做到。

1、原枪弹和自我更新的细胞

20宿世纪初，科学家们从理论上猜测红细胞、白细胞和血小板来自于通俗、更原始的干细胞。直到20宿世纪50年月和60年月，研究人员才能为猜测供给确凿证据，并起头描述其怪异特征。第一批干细胞的发现与1945年广岛和长崎的原枪弹爆炸有关。那时医务人员不雅察到，表露在辐射下的幸存者的白细胞数目急剧下降。在小鼠身上的尝试表白，骨髓移植可以削减辐射带来的后果。

几十年后研究人员诠释了为什么骨髓移植可以或许治疗白细胞数目削减的问题：因为骨髓中的细胞既既能自我更新，又能分化当作各类特别血细胞谱系。当分化细胞割裂时会衍生出本身的两个副本，分歧类型的细胞，割裂次数有必然限度。但从骨髓平分离出的干细胞则不是如许。当干细胞割裂时，割裂时候很是长，割裂次数也就越多。此外这些割裂并不合错误称：每个干细胞不仅能发生自身副本，并且还会发生出子细胞。子细胞会当作为特心猿意马类型的血细胞。

图片：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

在后来的研究中，研究人员发现干细胞还存在于其他器官之中。汉斯·克利弗斯——荷兰胡布雷希特研究所的分子遗传学家，宿世界顶尖的干细胞专家之一说：这为不雅察其他哺乳动物组织供给了模板尝试。试图将对固体组织的不雅察纳入(血液干细胞)条理模子的测验考试，未必会有好成果；这导致了理论、术语、尝试方式紊乱和激烈的辩说，因为这一方式还存在很多缝隙。

2、可塑性

当克利弗斯写下这些话时，关于干细胞的概念已经在进行年夜规模鼎新。1990年月末，从人类胚胎干细胞分手和培育尝试初次透露，胚胎干细胞分歧于当作熟干细胞，它只能发生原生组织中的细胞类型（例如骨髓中的血液干细胞可能发生中性粒细胞，但不克不及在年夜脑平分化当作神经细胞），胚胎干细胞具有当作为体内任何细胞类型的潜力。与此同时，在骨髓以外组织中发现的当作体干细胞似乎并不老是与造血干细胞感化相似。

20宿世纪90年月和2000年月在肠道中发现的一些特征表白，某些干细胞群体可以比那些存在于骨髓中的干细胞群体复制得加倍活跃，而且有时可以对称地割裂。一些器官，包罗胰腺和肾脏，似乎没有完全作为干细胞阐扬感化的细胞群体，这意味着在某些环境下，这些组织中的其他细胞可能必需承担茎状功能。寻找作为物理实体的干细胞可能需要被寻找干细胞功能所代替。

证实这种可塑性的明白证据于在2006年呈现，那时日本京都年夜学的山中信彦和高桥一夫从当作年小鼠身上提取告终缔组织细胞，而且经由过程仅标的目的它们导入四个基因，当作功地断根告终缔组织细胞，并将它们转化为胚胎样干细胞（这项工作最终让山本获得诺贝尔奖）。科学家们敏捷跟进研究是否也能有所收成。这一现象似乎确实发生在肿瘤形当作过程中，癌症有干细胞，以及由突变驱动到更像干细胞状况的分化细胞。

可是如许的过程是否也代表某种有序的、健康的过程？谜底是必定的，全身细胞类型——皮肤、肺、胃，在表露于炎症和正常干细胞毁伤时可以去分化。固然比来分化的细胞出格轻易在这些环境下从头达到干细胞发源，但研究也表白，细胞甚至进一步沿着专门化路子可以回到最初状况。不久前，由荷兰伊拉斯马斯年夜学医学中间遗传学家里卡尔多·福德带领的一组研究人员概述了一种如许的细胞类型——肠道中的Paneth细胞，它排泄节制肠道细菌构成和消化健康的分子。

在毁伤后会掉去正常的基因表达，但却有利于茎状表达。这些细胞凡是底子不割裂，可是一旦它们被诱导进入这种茎状状况，就会像干细胞一样快速增殖，发生自身的复成品和分化细胞。在其他细胞系中也证实了近似的成果。一些尝试室甚至试图在去分化过程中捕获细胞。细胞比我们想象的更具有可塑性，对毁伤反映能力也更强。剑桥年夜学癌症研究人员西蒙?布扎基说：此刻每小我都在说，只要能鞭策这一历程，所有细胞都能酿成干细胞。

3、恢复到胚胎细胞状况

可是这种改变在分子程度上事实是如何的呢？出格是考虑到干细胞概念变得十分复杂，去分化细胞的“茎状”状况到底需要什么？比来几篇论文，供给了令人信服的证据。一些分化细胞可以瞬时表达一种发育基因法式，这种法式不仅能帮忙细胞答复到当作熟干细胞状况，还可以回到近似胚胎发育状况。回首曩昔，这些发现可能并不令人惊奇：研究蝾螈和其他两栖动物（组织再生的典范）的研究人员看到，这种现象一向以弘大的规模发生。

经由过程从受伤部位上形当作的芽状布局来激活发育法式，这些生物可以再生整个肢体-骨骼，肌肉，软骨。可是人类和年夜大都动物都不克不及发生这种组织。科学家们猜测，组织再生和癌症相关的去分化过程与激活某种胚胎或发育路子相关。可是，胚胎基因活性的研究成果黑白各半。南加州年夜学研究肾脏干细胞研究员安德鲁·麦克马洪说：这是个很有吸引力的设法，但率直说，这方面的证据并不存在。

旧金山加利福尼亚年夜学的理查德·洛克斯利（左）和奥菲尔·克莱恩（右）不雅察了小鼠肠道的一种新伤口愈合。为了响应寄生虫的毁伤，肠道的熟干细胞法式封闭，有利于更多的胚胎细胞形当作。图片：Courtesy of Richard Locksley;Steve Babuljak

是以，这些最新发现的主要意义之一是，研究人类和其他动物再生的研究人员可能正在寻找错误的迹象：与其寻找胚胎基因，还不如在开辟后期寻找少量胚胎标识表记标帜。加州年夜学旧金山分校的研究人员李察·洛克斯利和奥菲尔`克莱因最初并不筹算如许做。洛克斯利是一名追求更好地领会过敏和免疫系统的免疫学家，他但愿追踪干细胞在小鼠肠道对寄生虫损害反映中所饰演的脚色。

洛克斯利说：但我们很快就看到了整个工作的进展，曾期望接近蠕虫钻入组织的干细胞变得加倍活跃，尔后发生新的血统并进行需要修复。相反，用于判定这些干细胞的遗传标识表记标帜完全消逝。跟着细胞数目削减，伤口四周的细胞割裂速度也比泛泛快。这表白，也许这些细胞已经改变到一个新毁伤反映状况。2016年比利时布鲁塞尔年夜学生物化学家玛丽-伊莎贝尔·加西亚带领的小组颁发了《成长》一书，表白小鼠受损的胃组织从头表达了先前在胚胎胃细胞的前体细胞中判定的卵白质标识表记标帜。

玛丽-伊莎贝尔·加西亚，布鲁塞尔自由年夜学的生物化学家，是最早发现胚胎发展基因从头表达是再生过程主要部门的研究人员之一。图片：Courtesy of Marie-IsabelleGarcia

比来，由哥本哈根年夜学分子生物学家基姆延森带领的研究人员在肠道发炎的小鼠身上找到了撑持这一理论的证据。再生组织不仅表达了Sca-1标识表记标帜物和胚胎法式的其他特征，并且暗示来自细胞外基质的机械力包抄和撑持了t.HE细胞激活启动修复的旌旗灯号通路。这些成果表白，当有炎症或病变样毁伤，它就像一个平安系统，而且从其发育期间就已经存在。

4、实际的房产问题

胚胎系统很快就成立了属于本身的房地产，你只是想把风琴安插好：街道通标的目的哪里，电力管道通标的目的哪里，管道通标的目的哪里。在维修中，游戏的名字也是关于快速增添电池的数目，使它们尽可能矫捷灵活，最主要的是把伤口补好，并指出这是修复毁伤的最有用的方式。不管是在心脏病爆发后的心肌中仍是在严重烧伤后的皮肤中。若是能利用不昂贵的方式来笼盖房地产，那么谁会在乎你是否用胚胎心脏细胞造心脏呢？

图片：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

这种现象在生物学中一次又一次地发生。是以修复组织应该利用与最初构建组织不异的路子和模式。此刻似乎在哺乳动物的肠道中也发生了近似的工作。不幸的是，专家们认为癌症是一种慢性炎症疾病。当当作熟细胞恢复到像胚胎细胞那样长命的增殖状况时，它们获得突变机遇就增添了。也许这些突变中的一个或多个最终可能导致细胞陷入其更多的胚胎修复模式，阻止它们分化回它们的特别身份，并导致肿瘤增殖掉控。

这个理论获得了一些撑持：患有炎症性肠病和某些类型的身体创伤患者患癌症的风险增添。此刻研究再生或癌症时代可以或许去分化的全身细胞专家明白发现挪用了更多的胎儿状况来促进这个过程。圣路易斯华盛顿年夜学的生物学家詹森·米尔斯说：我认为它们没有寻找胎儿标识表记标帜，但我敢赌博它们在那边，我不认为任何之间都有联系。

哥本哈根年夜学的分子生物学家金·詹森正在研究细胞在受到毁伤后若何从头编程到胎儿状况。图片：University of Copenhagen, Biotech Research and Innovation Center

5、新的细胞过程

越接近胚胎状况就有越多的细胞变得相似，是以可以经由过程检测这一过程来找到再生或癌症细胞标识表记标帜。米尔斯将其比作保守的细胞过程，若有丝割裂(细胞割裂)和凋亡(法式性细胞灭亡)。本着同样的精力，同研究团队们缔造了一个词来形容组织修复和癌症中的去分化过程：“脂肪变性”或“回到生殖状况”。本年2月颁发在《EMBO》上的一篇论文中，团队概述了细胞若何经由过程看似保守的路径序列，恢复到更原始、快速割裂的状况。

胃中的胃本家儿细胞和胰腺中的当作熟腺泡细胞都在各自的组织中阐扬排泄功能，在毁伤后会发生近似的转变：掉去不异的标识表记标帜，表达相似的基因，变得更小更像胚胎细胞。在这两种环境下，细胞起首降低其分化特征，然后从头分派其能量以撑持复制行为。到今朝为止本家儿要存眷细胞生物学以及每个细胞的布局和旌旗灯号机制，而不是胚胎细胞。研究团队试图更周全地描述唾液酸增多的过程时，洛克斯利的研究可以或许引领他们进步。