分子信标有助于揭示干细胞分化机制

             在这项研究中,论文*作者Hetal Desai和通信作者Eric Darling对他们的分子信标进行设计,这样当结合到脂肪组织源性干细胞（fat-derived stem cell, 也译作脂肪干细胞）中3个特异性基因时,它们能够发出荧光,并且这3个基因仅当脂肪干细胞正在分化为骨细胞时才表达.通过21天的发育,实验室中培养的脂肪干细胞仍然保持活性和不受影响,其中除了一些干细胞群体接受化学诱导而变成骨细胞外,其余的干细胞则没有接受化学诱导.在3周之后,研究人员通过观察来自分子信标发出的荧光来看看每个干细胞群体中有多少干细胞正变成骨细胞和每个基因表达事件发生的时间.
   

             利用分子信标发出的荧光很容易观察到不同的基因表达模式.在第4天,基因ALPL的表达首先在90%以上的经过化学诱导的干细胞中达到高峰,随后在第14天,大约85%的经过化学诱导的干细胞表达基因COL1A1.在实验的zui后几天,在80%以上的经过化学诱导的干细胞中观察到基因BGLAP表达显著性地激增. 研究人员注意到,在这3次基因表达过程中,每次表达都是从零极其快速地达到高峰,这就让他们作出一种新的假设：干细胞分化的速度可能随着时间的推移而变得更加同步化.  与此同时,在那些利用促进骨生长的化学物不能诱导分化的干细胞群体中,研究人员确实没有观察到分子信标发出的荧光或者说这3个基因的表达,这就表明这些分子信标确实是干细胞分化为骨细胞过程的指示剂.
   

                Desai说,他们还需特别小心地设计分子信标以便确保它们不以任何方式改变干细胞的发育或功能.尽管这些分子信标确实结合到基因表达产生的mRNA上,但是它们并不像很多其他荧光技术那样需要导入任何基因到干细胞DNA之中,或者说需要表达任何特殊的蛋白.研究人员利用这些分子信标开展几项干细胞分化为骨细胞的实验,从而确保当分子信标发出荧光时,它们确实分化出骨细胞.Darling说,鉴于分子信标能够很好地指示干细胞分化过程 ,所以这项技术也能够被用来研究一系列干细胞在一系列不同实验条件下的分化过程.他说,就组织工程而言,分子信标能够有助于确定哪些条件（包括化学诱导剂或其他方面的）能够zui为有效地让大多数干细胞zui为快速地转化为特定组织.这些分子信标也有助于组织工程师了解加入化学诱导剂的*时机.它们也可能为组织工程师提供一种方法来鉴定和收集那些能够转化为特定组织的干细胞.Darling补充道,更为广泛的说,分子信标能够应用于很多基因表达的研究之中.