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近日，一項(xiàng)發(fā)表于國(guó)際雜志Science上的研究報(bào)告中，來(lái)自加州理工學(xué)院的科學(xué)家通過對(duì)鳥胚進(jìn)行研究，將下肢區(qū)域的細(xì)胞成功轉(zhuǎn)化成了可以制造軟骨的面部組織，研究者發(fā)現(xiàn)，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(xì)胞的命運(yùn)，從而將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)生頭部軟骨和骨質(zhì)的細(xì)胞。

這項(xiàng)研究結(jié)果或可幫助開發(fā)治療面骨或軟骨缺失等狀況的療法，比如，因癌癥導(dǎo)致的鼻部軟骨破壞而難以取代的情況；同時(shí)揭示面部軟骨發(fā)育的以傳統(tǒng)鹵或可幫助開發(fā)新型的干細(xì)胞療法，即將患者自身的皮膚細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化并且用于修復(fù)鼻部組織。研究者M(jìn)arianne Bronner教授表示，當(dāng)因癌癥或事故導(dǎo)致面部軟骨和骨質(zhì)缺失時(shí)，破壞組織往往很難進(jìn)行修復(fù)或替換，長(zhǎng)期以來(lái)我們的希望就是揭示特殊的基因回路來(lái)用于對(duì)患者自身的干細(xì)胞進(jìn)行重編程來(lái)制造面部軟骨。

位于脖子下面的骨質(zhì)，也就是科學(xué)家們提及的“長(zhǎng)骨”組織，其往往來(lái)源組組織的不同來(lái)源，而不是頭部的骨質(zhì)；就像胚胎一樣，我們出生時(shí)往往會(huì)攜帶一種類型的早期組織—神經(jīng)嵴，神經(jīng)嵴會(huì)沿著整個(gè)機(jī)體形成，從頭部到脊髓末端；這些起源于頭部的神經(jīng)嵴細(xì)胞稱之為腦神經(jīng)嵴，可以分化成為面部軟骨和骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，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(jīng)嵴細(xì)胞(trunk neural crest cells，TNCC)并不會(huì)制造軟骨或骨質(zhì)，而是會(huì)轉(zhuǎn)化成為機(jī)體的神經(jīng)細(xì)胞以及色素細(xì)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(diào)節(jié)腦神經(jīng)嵴細(xì)胞并且使其可以制造頭部的軟骨和骨質(zhì)組織。

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

隨后研究者利用電穿孔的技術(shù)將這三個(gè)基因插入到了發(fā)育的鳥類胚胎中，尤其是軀干神經(jīng)嵴；利用這種方法，電流作用于細(xì)胞就可對(duì)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(jīng)嵴細(xì)胞移植到了胚胎的腦內(nèi)區(qū)域，5天后，這些軀干細(xì)胞就會(huì)變成產(chǎn)生軟骨的全新細(xì)胞。

研究者Bronner說道，正常情況下，這些軀干細(xì)胞并不會(huì)制造軟骨，僅僅將3個(gè)基因引入到這些細(xì)胞中就可以對(duì)其重編程使其獲得相應(yīng)的能力；我們希望其他科學(xué)家也可以在細(xì)胞培養(yǎng)液中利用這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過將已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的基因回路或其它因子加入到皮膚細(xì)胞中，研究者或許就可以將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)生軟骨組織的細(xì)胞，而這對(duì)于后期開發(fā)治療面部骨質(zhì)及軟骨缺失的新型療法或?qū)⑻峁┬碌南Ｍ?