近年来，科学家们在干细胞领域研究取得了较多的研究成果，其中在干细胞命运研究上也取得了重大突破，本文中，小编就整理了多篇文章，共同聚焦干细胞命运研究，分享给各位！
【1】科学家解锁人胚胎干细胞命运转化的奥秘
doi：10.1038/s41467-017-00668-4
近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院潘光锦课题组的最新研究成果，以PRC2 specifies ectoderm lineages and maintains pluripotency in primed but not naive ESCs为题发表在Nature Communications上，研究发现PRC2复合物决定人胚胎干细胞是否能向整个外胚层谱系分化，并在维持naive（幼稚态）和primed（始发态）两种状态的胚胎干细胞多能性中发挥不同作用。
组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）是一类非常重要的组蛋白修饰，通过抑制基因表达，在X染色体失活，胚胎发育和疾病的发生均发挥作用。H3K27me3的形成是由多梳蛋白抑制复合物2（PRC2）介导的。PRC2的核心组分是EED、SUZ12、EZH1和EZH2，其中EZH1和EZH2具有H3K27甲基转移酶的功能。PRC2和它修饰的H3K27me3已被证明在小鼠胚胎发育过程中发挥关键作用，但它们在细胞命运转变过程的作用机制，尤其是介导人胚胎干细胞多能性与分化过程中的作用尚不清楚。
【2】PNAS：神奇！仅需改变干细胞中的水分就可决定着它的命运
doi：10.1073/pnas.1705179114
在一项新的研究中，来自美国哈佛大学和中国西安交通大学等研究机构的研究人员仅通过改变小鼠干细胞中的水含量，就改变了这些干细胞的命运。他们发现移除小鼠间充质干细胞（mesenchymal stem cells）中的水分，让它们变得更硬，从而让它们变成骨组织，然而往这些间充质干细胞中添加水分，让它们变得更柔软，从而让它们变成脂肪组织。相关研究结果近期发表PNAS期刊上，论文标题为“Cell volume change through water efflux impacts cell stiffness and stem cell fate”。
论文第一作者、美国麻省理工大学机械工程系助理教授郭明（Ming Guo）博士在一篇新闻稿中说道，“我们首次开始理解细胞容积和细胞水含量在细胞的机械性能和生理功能上的重要性。” 这些研究人员在他们的报道中写道，细胞的容积能够极大地影响它的特征，包括硬度、蛋白转运和染色质密度。在一组旨在观察细胞如何调控它们的容积的实验中，他们在具有不同硬度的基板上培养星形胶质细胞。在最为坚硬的基板上培养的那些星形胶质细胞通过释放水分变得最为坚硬。
【3】Nature：利用聚lox条形码技术追踪造血干细胞命运
doi：10.1038/nature23653
血液中的多种不同类型的细胞是如何产生的？长期以来，科学家们一直试图解答这个问题。根据经典理论，处于不同发育阶段的血细胞系像树那样长出分枝。树干是由造血干细胞组成的，而它们的分枝是由多种类型的祖细胞组成的。随后，这些祖细胞进一步长出分枝，产生特化的血细胞，即红细胞、血小板和多种白细胞。然而，近年来，人们对这种经典理论产生质疑。
在一项新的研究中，德国癌症研究中心的Hans-Reimer Rodewald和他的合作者们想要捕捉血细胞形成中的动态事件，而不仅是拍照。通过与干细胞生物学家Thomas H？fer领导的一个团队密切合作，这些研究人员开发出一种新的技术，从而能够让他们准确地追踪细胞的发育过程。为此，他们给造血干细胞标记上一种基因条形码以便随后能够清晰地鉴定出它们的后代细胞。相关研究结果于2017年8月16日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Polylox barcoding reveals haematopoietic stem cell fates realized in vivo”。
【4】PNAS：动物所在生殖干细胞命运调控研究中取得进展
doi：10.1073/pnas.1619188114
生殖细胞是生物体内唯一能够将遗传信息传递给下一代的细胞类型。生殖细胞发育调控的研究一直是发育生物学核心方向之一。生殖干细胞不对称分裂（自我更新和分化）导致的细胞命运决择是生殖细胞发育及其谱系稳态维持的关键环节。果蝇卵巢生殖干细胞为生殖干细胞命运决定的在体（in vivo）机制研究提供了一个理想的模型。果蝇生殖干细胞不对称分裂受到一系列内源和外源因子的调控。
果蝇著名的bag of marbles（bam）基因所编码的Bam蛋白是生殖干细胞不对称分裂过程中分化命运决定的关键因子。Bam是果蝇两性配子发生过程中的一个调节因子，与其他已知的蛋白质没有明显的同源关系。自1990年在果蝇中克隆了bam基因以来，至今还没有在其他物种中发现此基因。研究发现，Bam在两性配子发生过程中行使不同的功能。在雌性果蝇中，Bam不仅调节生殖干细胞到包囊母细胞的分化，而且还参与包囊母细胞的不完全胞质分裂；在雄性果蝇中，Bam参与调节精原细胞从有丝分裂向减数分裂的转换。过去30年来，有关bam基因的遗传、进化及其调控特征在领域内已被广泛研究，但其产物Bam蛋白的生化特性一直是一个谜。
【5】Science：细胞器分配决定着干细胞命运
doi：10.1126/science.aah4701
当大多数细胞发生分裂时，它们仅是产生更多的自己。但是负责修复受损组织的干细胞面临着一种选择：它们能够产生更多的新的干细胞，或者分化为皮肤细胞、肝细胞或身体内几乎任何一种特定细胞类型。
在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学的研究人员发现这种关键性的决定取决于作为微小器官样结构的细胞器是否在分裂中的干细胞内正确地分配。相关研究结果发表在2017年2月3日那期Science期刊上，论文标题为“Coupling organelle inheritance with mitosis to balance growth and differentiation”。
论文通信作者、洛克菲勒大学罗宾-肯莫斯-诺伊斯坦哺乳动物细胞生物学与发育实验室（Robin Chemers Neustein Laboratory of Mammalian Cell Biology and Development）主任Elaine Fuchs教授说，“为了让身体的组织正确地发育和自我维持，干细胞的自我更新和分化必需保持精确平衡。我们的实验提示着细胞器（在这项研究中，指的是过氧物酶体）的定位和分配在控制这种微妙平衡中发挥着一种意想不到的作用。”
【6】Science：突破性成果！科学家重编程胚胎干细胞成功扩展其潜在的细胞命运
doi：10.1126/science.aag1927
近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的研究人员通过联合研究开发出了一种新方法，该方法能够对小鼠胚胎干细胞进行重编程使其能够表现出颇似受精卵一样的发育特性。研究者指出，这些全能样的干细胞不仅能够产生发育胚胎中所有的细胞类型，还能够产生一些特殊类型的细胞，这些细胞能够促进胚胎和母体之间的营养交换。
这项研究或将帮助研究人员理解早期胚胎发育过程中的分子决策，同时也将扩展干细胞所产生的组织类型的“目录”，对于后期再生医学研究以及基于干细胞疗法的开发也至关重要。一个受精卵拥有完全的发育潜能，其能够产生所需的所有细胞类型，包括发育中的胚胎以及额外的胚胎组织，胎盘哺乳动物、胚外组织比如胎盘以及卵黄囊的特性对于胎儿和母亲之间进行营养和废物交换非常重要。
【7】Nat Commun：新研究发现线粒体可以控制干细胞命运
DOI：10.1038 ncomms13171
人类的小肠上皮细胞每四到五天就更新一次，这一过程由肠壁上的小肠干细胞所引导。线粒体作为细胞内的能量工厂，通过呼吸作用为细胞提供能量，在上述过程中发挥重要作用。当小肠上皮细胞的更新发生紊乱，比如因线粒体的缺陷所导致，慢性炎症可能导致更加严重的情况出现。
在最近一项发表在Nature Communication上的研究中，来自德国慕尼黑工业大学的研究人员对HSP60这个蛋白进行了更加细致的研究。该蛋白深度参与未折叠蛋白应答（UPR），可以理解为参与细胞内抗应激程序的一个重要成分。如果肠道细胞内的HSP60失去活性会发生什么呢？当缺少HSP60的时候细胞内的线粒体该如何应答呢？
研究人员发现一方面，HSP60失活会影响线粒体的关键功能，降低细胞的呼吸能力和ATP水平。与此同时，Haller教授和他的研究团队观察到所有缺失了HSP60的细胞会出现一些变化：干细胞会失去自我更新能力，而周围的上皮细胞会开启生长模式。
【8】Cell Stem Cell：挑战常规！神经干细胞能够控制自己的命运
doi：10.1016/j.stem.2016.07.003
迄今为止，人们一直认为干细胞分化依赖于它们所在的环境。如今，在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大学的一个研究团队首次描述了海马体神经干细胞通过蛋白Drosha调节它们自己的细胞命运的机制。相关研究结果于2016年8月18日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Multipotency of Adult Hippocampal NSCs In Vivo Is Restricted by Drosha/NFIB”。
干细胞是未分化的细胞，有潜力分化为很多细胞类型。然而，成体干细胞产生的这些细胞类型通常局限于它们所在器官中的那些细胞。当前的观点提出干细胞分化是它们的局部环境---也就是所谓的微环境---所控制着的。因此，干细胞接受和理解它们的微环境中存在的特异性因子，而这些因子指导它们分化为特定的受到限制的细胞类型。
在成年大脑中，海马体负责储存特定类型的记忆。作为大脑中的一个区域，海马体也会受到痴呆症、抑郁症和癫痫等疾病的影响。海马体的功能依赖于不同的细胞类型，它们中的一些在一生当中是由神经干细胞产生的。人们通常接受的观点是神经干细胞产生三种不同的细胞类型：神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。然而，成年海马体并不产生少突胶质细胞，其中的原因到现在仍是未知的。
【9】Cell Stem Cell：华人科学家找到改变干细胞多能状态的“命运转换器”
doi：10.1016/j.stem.2016.05.025
近日，来自美国西奈山医学院的华人科学家Jianlong Wang在国际学术期刊Cell Stem Cell上发表了一项最新研究进展，他们通过研究发现了调节干细胞多能性状态转换的关键分子，对于未来应用干细胞开展再生医学治疗提供了新基础。
随着研究不断深入，人们对于细胞多能性的认识也不断增加，根据细胞生长条件可以将多能性定义为不同的细胞状态。虽然已经有研究从分子水平上对原始态多能性和始发态多能性状态进行了描述，但是人们对于不同多能性状态的调控过程中发生的事件仍了解得不够充分。
受精之后大约3到5天，尚未植入子宫(pre-implantation)的胚胎中生成了几十个原始态(naive)胚胎干细胞，这些细胞未来将分化成动物体内所有细胞。当胚胎植入子宫后(post-implantation)，原始态干细胞很快迈出向特定细胞类型分化的第一步，变为始发态 (primed)胚胎干细胞。虽然原始态和始发态胚胎干细胞都具有分化成所有其他成体细胞的能力，但是始发态胚胎干细胞更难培养和进行基因操作，分化能力略低且不稳定，因此原始态干细胞对于再生医学的应用价值更高。研究小鼠原始态到始发态胚胎干细胞的转化过程， 不仅可以揭示哺乳动物胚胎发育最早期细胞命运决定的秘密，而且对于再生医学有应用价值，可以帮助人们获得真正的人类原始态胚胎干细胞。
【10】Cell Stem Cell：科学家揭示线粒体如何影响干细胞特性和命运决定
doi：10.1016/j.stem.2016.04.015
近日，来自加拿大渥太华大学的研究人员发现线粒体动力学能够通过调控核转录编程影响干细胞特性及命运决定。这为深入理解因干细胞异常导致的疾病的机制，找到相应治疗方法以及如何维持干细胞干性提供了重要信息。相关研究结果发表在国际学术期刊Cell Stem Cell上。
深入了解干细胞干性维持的调控机制是防止干细胞耗竭和衰老的关键所在。虽然线粒体形态学在组织发育和稳态维持的过程中发挥基础作用，但是干细胞的线粒体究竟如何对干细胞产生影响至今未得到深入了解。
在这项最新研究中，研究人员发现线粒体动态学能够调控干细胞的特性，自我更新以及命运决定，这种调控作用是通过协调一系列基因的转录编程而实现的。研究人员发现通过敲除OPA1或者MFN1/2改变线粒体结构会损伤神经干细胞的自我更新，随后还会带来衰老依赖的干细胞耗竭，神经元生成障碍以及认知能力损伤。
