近日，一項發表于國際雜志Science上的研究報告中，來自加州理工學院的科學家通過對鳥胚進行研究，將下肢區域的細胞成功轉化成了可以制造軟骨的面部組織，研究者發現，一種由三種基因組成的基因回路可以改變鳥類下體組織細胞的命運，從而將這些細胞轉化成為產生頭部軟骨和骨質的細胞。

這項研究結果或可幫助開發治療面骨或軟骨缺失等狀況的療法，比如，因癌癥導致的鼻部軟骨破壞而難以取代的情況；同時揭示面部軟骨發育的以傳統鹵或可幫助開發新型的干細胞療法，即將患者自身的皮膚細胞進行轉化并且用于修復鼻部組織。研究者Marianne Bronner教授表示，當因癌癥或事故導致面部軟骨和骨質缺失時，破壞組織往往很難進行修復或替換，長期以來我們的希望就是揭示特殊的基因回路來用于對患者自身的干細胞進行重編程來制造面部軟骨。

位于脖子下面的骨質，也就是科學家們提及的“長骨”組織，其往往來源組組織的不同來源，而不是頭部的骨質；就像胚胎一樣，我們出生時往往會攜帶一種類型的早期組織—神經嵴，神經嵴會沿著整個機體形成，從頭部到脊髓末端；這些起源于頭部的神經嵴細胞稱之為腦神經嵴，可以分化成為面部軟骨和骨質結構，包括頜骨和頭蓋骨。相比較而言，形成于脖子底下的軀干神經嵴細胞(trunk neural crest cells，TNCC)并不會制造軟骨或骨質，而是會轉化成為機體的神經細胞以及色素細胞；為此，研究者Bronner及其同事就想去研究理解到底是哪些基因在調節腦神經嵴細胞并且使其可以制造頭部的軟骨和骨質組織。

研究者將鳥類胚胎的軀干神經嵴細胞和腦神經嵴細胞進行分離使其成為單獨的群體，隨后研究者發現了其基因活性的差異；研究者指出，僅在腦神經嵴細胞中他們就發現15個基因的表達被開啟了，隨后他們選擇其中6個基因進行深入研究，這6個基因均編碼著轉錄因子，而轉錄因子可以同DNA結合開啟基因表達或關閉其表達，在研究了其它因子間是否彼此存在相互作用后，研究者發現Sox8， Tfap2b和Ets三個基因可以作為腦神經嵴回路的一部分。

隨后研究者利用電穿孔的技術將這三個基因插入到了發育的鳥類胚胎中，尤其是軀干神經嵴；利用這種方法，電流作用于細胞就可對其開孔使得諸如DNA的分子能夠通過，下一步研究者將改變的軀干神經嵴細胞移植到了胚胎的腦內區域，5天后，這些軀干細胞就會變成產生軟骨的全新細胞。

研究者Bronner說道，正常情況下，這些軀干細胞并不會制造軟骨，僅僅將3個基因引入到這些細胞中就可以對其重編程使其獲得相應的能力；我們希望其他科學家也可以在細胞培養液中利用這些實驗結果，通過將已經發現的基因回路或其它因子加入到皮膚細胞中，研究者或許就可以將皮膚細胞轉化成為產生軟骨組織的細胞，而這對于后期開發治療面部骨質及軟骨缺失的新型療法或將提供新的希望