干細胞能夠無限增殖，也能分化和發(fā)育為數(shù)百種不同細胞和身體組織的任何種類，這種多能性使得干細胞具有巨大的生物醫(yī)學工程學潛力。然而直到現(xiàn)在人們都難以確定整個細胞變化狀態(tài)過程干細胞發(fā)育調(diào)控的復雜性。
利用強大的新型單細胞遺傳分析技術，揭示出多能干細胞的變化遠比以前所認識的要多得多。使得研究人員朝著某天能夠?qū)⒍喾N不同類型的干細胞應用于疾病治療和再生治療又近了一步。
在干細胞群中單個細胞之間具有很大的差異。一直以來它都被視作是開發(fā)可預測的干細胞工程學方法中存在的一個問題。現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)人們從前認為有問題的差異性可能實際上對于我們能夠控制干細胞有利。
該研究小組發(fā)現(xiàn)，干細胞多能狀態(tài)中有許多微小的波動，它可以影響它將遵循的發(fā)育路徑。將這一點考慮在內(nèi)，研究人員現(xiàn)在能夠更好地操控以及控制單個多能干細胞或干細胞群發(fā)育為哪些細胞和組織類型。
通過采用多種變量如不同的化學物質(zhì)、培養(yǎng)環(huán)境和遺傳敲除來擾亂多能干細胞，研究人員探究了它們的發(fā)育景觀。隨后，他們分析了每個細胞的遺傳組成，觀察了每個細胞多能狀態(tài)的微小波動。他們發(fā)現(xiàn)內(nèi)部、化學和環(huán)境信號影響干細胞方式的許多細微差異，揭示出了復雜的發(fā)育調(diào)控因子“決策”回路。
基于這些研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在研究人員相信有一個“密碼”將干細胞調(diào)控回路中動態(tài)行為方式和細胞zui終選取的發(fā)育途經(jīng)關聯(lián)起來。他們希望通過利用這一密碼能夠地調(diào)撥到特異的單細胞狀態(tài)，并利用它們來滿足各種目的，例如構建出患者自身身體無法生成的某些細胞類型。
能夠了解整個不斷改變的多能性狀態(tài)過程中的干細胞并對其進行編程，是再生醫(yī)學取得成功至關重要的必要條件。通過讓干細胞工程變得更具可預測性，我們希望能夠利用可控制多能干細胞的多樣性來應對廣泛的疾病和損傷。
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干細胞