來自瑞士聯邦理工學院（ETH Zurich）和德國亥姆霍茲慕尼黑中心等機構的研究人員一直在研究影響不同血細胞發育的因子。在一項新的研究中，他們證實某些分子機制并不像之前所認為那樣的存在關聯。這一發現有助改善我們對白血病和貧血等疾病的理解。相關研究結果近期發表在Nature期刊上，論文標題為“Early myeloid lineage choice is not initiated by random PU.1 to GATA1 protein ratios”。

在生物學術語中，細胞是活的有機體中的最小功能實體。人體含有大量的細胞，依據一個人的塊頭和體重，所含的細胞數量在10萬億到100萬億個。大多數細胞在體內執行特定的功能，被稱作分化細胞（differentiated cell），也被稱作特化細胞（specialized cell）。另一方面，干細胞能夠持續地分裂產生更多的干細胞和分化細胞，因而無限地供應分化細胞。體內的某些細胞具有相對較短的生命周期。比如，很多白細胞和血小板（即凝血細胞）在幾小時到幾天內死掉，而紅細胞能夠存活大約4個月的時間。

干細胞再生

骨髓中的干細胞每秒產生上百萬個新的血細胞。這些干細胞是多能性的，這意味著它們能夠產生所有類型的具有不同功能的特化血細胞：負責氧氣運輸的紅細胞，成為體內免疫防御系統一部分的白細胞，在凝血中發揮關鍵作用的血小板。干細胞如何精確地產生不同類型的細胞仍然只是部分地獲得理解。這種分化過程---換言之，決定產生哪種細胞類型的決定---依賴于不同的外部因子和內部因子的數量。

在這項新的研究中，來自瑞士聯邦理工學院生物系統科學與工程系的Timm Schroeder教授和同事們研究了這些在單個血細胞的產生中發揮作用的因子。Schroeder解釋道，“對干細胞分化的調節在維持血液形成的正常過程中發揮著至關重要的作用。如果這種系統開始無法正常工作，那么它能夠導致威脅生命的疾病，如貧血和白血病。因此，我們需要更好地理解參與這種調節的分子機制?！?br />
在分子水平進行觀察

Schroeder團隊分析了干細胞如何分化為不同類型的血細胞和細胞核中的轉錄因子如何控制這種復雜的過程。通過與德國亥姆霍茲慕尼黑中心合作，他們開發出一種創新性的時間推移顯微鏡（time-lapse microscopy）技術來觀察細胞。

Schroeder解釋道，兩種蛋白GATA1和PU.1一直是研究人員關注的焦點。它們在干細胞分化為血細胞的過程中發揮著重要作用?！八鼈兪悄軌蚣せ罨蚴Щ罹C合遺傳程序的轉錄因子，具有很多靶基因。這使得它們成為細胞命運的強大調節物?！?br />
巨大的潛力

利用這種時間推移顯微鏡，研究人員能夠史無前例地在活的造血干細胞進行分化時對它們進行觀察，同時定量檢測GATA1和PU.1。Schroeder解釋道，“幾十年來，人們認為這兩種轉錄因子負責決定干細胞的分化過程。如今，我們證實并不是這種情形，而且還有其他的機制也是做出這些決定所必需的?！比缃瘢€需要著重研究其他的分子機制以便理解極其復雜的造血干細胞分化過程。

白血病等血液疾病是嚴重的血液系統疾病。為了在未來改善我們對這些疾病的理解和開發有效的療法，科學家們還需要準確地知道單個血細胞是如何產生的。