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从感染躲避干细胞到病毒性疾病研究的新策略

更新时间:2020-07-16 22:49点击:

  对于干细胞,未来是开放的。它可以无限分裂以产生更多的干细胞,或者它可以长成其他种类的细胞,在心脏,大脑或其他器官中占据一席之地。但干细胞在成熟期间失去了一些东西:它具有抵抗病毒的卓越能力。

  重要的是保护干细胞免受感染:其中一些是婴儿的起始材料,而另一些则构成了根据需要建立或重建身体组织的关键储库。一个破坏或杀死干细胞的入侵者将是灾难性的,但他们如何保护自己已经有几十年的谜团了。在最近一项针对Cell的研究中,洛克菲勒的科学家们提出了一个解释:干细胞处于持续的高度警戒状态,并伴随着先发制人的防御 - 其他细胞仅在病毒实际攻击时才使用的保护手段。

  “这才有意义,”资深作家查理M赖斯说,洛杉矶大学病毒学教授Maurice R.和Corinne P. Greenberg教授。“因为干细胞非常重要,身体会特别想要保护干细胞。”虽然某些成熟细胞类型可能被认为几乎是可有可无的 - 当被破坏时,它们可以再次与身体的干细胞一起制造 - 干细胞本身不是。

  大多数身体的细胞已经确定了他们的身份,无论他们是脑细胞,心脏细胞还是任何其他“分化的”细胞类型。干细胞不同;他们没有采取最终形式。它们可以分裂以产生更多的干细胞,或根据需要进行区分。

  在过去的40年里,科学家们对干细胞的另一个有趣的事情感到困惑:它们对病毒攻击具有异常抵抗力。赖斯小组和其他人最近的实验集中在瘟疫,包括登革热,艾滋病毒和寨卡病毒:干细胞拒绝这些瘟疫。

  赖先生是赖斯实验室的博士后研究人员,当他偶然发现一条线索时,正在研究干细胞制造肝细胞并研究肝炎感染:干细胞和肝细胞使用不同的病毒防御系统。

  身体中的大多数细胞在检测到病毒之前都处于相对低警戒状态,此时它们会抽出一种叫做干扰素的分子。干扰素促使细胞和附近的细胞开启数百种抗感染的基因。例如,这些基因可以促使细胞呼吁免疫细胞进行保护,或使其自杀。

  但吴观察到,干细胞持续转向其他细胞响应干扰素而激活的许多抗病毒基因,即使周围没有干扰素。他们一直处于高度戒备状态。

  然后吴在多种干细胞类型中证实了这一发现,包括胚胎干细胞,研究人员人工创造的干细胞,以及通常栖息在胰腺,大脑或骨髓中的干细胞。随着这些干细胞进入最终的分化细胞类型,他们关闭了抗病毒基因。吴在人体细胞中观察到这种现象,但他也检查了小鼠和黑猩猩的数据,在那里他看到了相同的模式。

  为了证实这些抗病毒基因确实在保护干细胞,吴专注于一组抗病毒基因,称为IFITM。它们编码的蛋白质可以防止病毒进入细胞,并且经常在干细胞中开启。当Wu从干细胞中删除IFITM基因时,它们对登革热,流感,西尼罗河和寨卡病毒敏感。

  这意味着细胞有两种防御方式,这取决于它们是否是干细胞。常规的,分化的细胞在它们最大化防御之前等待病毒来临,干扰素发出信号。干细胞忽视干扰素并始终保持其抗病毒系统。

  后者似乎是一个很好的策略 - 那么为什么不区分细胞也不断地保持防御?赖斯认为,细胞立即显示所有防御措施是个坏主意。这将使附近的病毒有机会进行细胞防御,可能导致选择一种罕见的,遗传上不同的病毒,可以克服这些防御并导致疾病。赖斯建议,对于常规的,可更换的细胞,只有在需要时才能做出反应。

  “通过更多地了解干细胞中的这种生物学,我们可以了解更多有关抗病毒机制的信息,”赖斯说。

  他补充说,这样的知识有朝一日会导致医疗应用。例如,它可能有助于研究人员设计更好的药物来激活感染者的抗病毒反应。它也可能激发治疗,帮助身体的免疫系统对抗癌症,或用病毒疗法攻击癌症干细胞。


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