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负责组织生长的机制

负责组织生长的机制

在成人组织中,组织和器官中的细胞数量保持不变,任何由细胞分裂产生的新细胞都需要由其他细胞的损失来补偿。与此相反,在出生后的生长过程中,细胞的生产超过了细胞的损失,从而产生了保证组织扩张同时维持组织功能的细胞的过剩。人们对确保婴儿从出生到成年的生长机制知之甚少。

干细胞与癌症实验室主任、Welbio研究员、Pr Cedric Blanpain、比利时布鲁克斯利大学ulb领导的这项新研究中,Sophie Dekoninck和同事揭示了介导出生后皮肤扩张的机制。这项研究是在英国剑桥大学(Pr B. Simons和E. Hannezo)和比利时库鲁汶大学(Pr T. Voet和A. Sifrim)的合作下进行的。通过结合谱系追踪、细胞增殖动力学、单细胞转录组学和数学建模等多学科方法,研究人员定义了出生后组织扩张的设计原则。

通过对出生后皮肤扩张的形态学研究,结合遗传谱系追踪克隆分析,他们发现小鼠从出生到成年的尾巴皮肤扩张了15倍,并记录了许多个体发育祖细胞在出生后发育过程中的行为。

细胞增殖的测量表明,细胞分裂随着出生后生长的时间逐渐减少。该研究的第一作者Sophie Dekoninck评论道:“令人惊讶的是,组织的生长是通过不断获得新的细胞来实现的,这些细胞是通过在细胞丢失的基础上进行自我复制来实现的,并通过在出生后发育过程中细胞分裂率的逐渐降低来实现的。”研究人员认为,这一设计原则允许最佳的组织生长,即皮肤以稳健和线性的方式生长,但也能保持干细胞和分化细胞的比例不变,从而保证皮肤屏障功能的完整性。

为了进一步探究发育祖细胞行为异质性之外的分子机制,研究人员对不同年龄的小鼠皮肤细胞进行了单细胞RNA测序,并分析了发育祖细胞、成体干细胞及其分化程度更高的后代。“这些数据揭示了发育祖细胞的分子特征,它们由一个非常同质的群体组成,活跃地增殖和扩展,而从组织生长到成年生活的转变与增加的干细胞和祖细胞异质性相关,形成了成年皮肤的最终结构和功能。”这些数据为未来新的引人入胜的项目铺平了道路。

最后,研究人员发现,发育祖细胞分裂的方向与底层组织的细胞外基质的方向相关。这些数据表明,细胞外微环境影响发育前体细胞的细胞分裂方向,最终控制组织的形状。

总之,这项新的研究揭示了介导产后组织扩张的机制,并表明发育祖细胞通过维持祖细胞和分化细胞之间的恒定密度来控制产后组织的最优生长,从而在维持组织功能的同时使组织协调扩张。

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