牙齿中的牛奶:细胞职业的转变



人体中有多少个细胞? 一些消息来源认为其中约有100万亿美元,而其他消息来源则为37.2。 无论谁是正确的,这些选择中的任何一个都是令人惊奇的。 任何生物体内的细胞都根据其起源位置执行各种功能。 神经系统的细胞,即 神经元就像微型计算机一样工作,它们通过电和化学反应收集,存储,处理和传输信息。 红细胞,即 红细胞将重要的氧气输送到整个身体。 该列表可以继续,但是本质很简单-每个单元都有自己的明确规范,程序,可以这样说,它将遵循其整个存在。 还是不是? 来自瑞士苏黎世大学的科学家发现,小鼠的牙齿上皮干细胞能够在外部因素的影响下改变其职业,并重新训练成乳腺细胞。 科学家如何精确地发现改变细胞规格的程序有多复杂,以及这一发现对治疗乳腺癌患者有多重要? 我们将在研究小组的报告中找到这些问题的答案。 走吧

学习基础


皮肤和牙齿有什么共同点? 有一种假设认为,牙齿(如皮脂腺,乳腺和汗腺,头发和指甲)是表皮附属物。 所有这些衍生元素(附件)都有自己独特的结构,这种结构是由于上皮和间充质*之间连续的分子交联而形成的。
间充质* -在子宫内发育的某个阶段具有相似形态特征的细胞的集合,但随后这些细胞根据细胞分化将属于不同的组,即 具有不同的功能。
在有机体发育的早期,所有这些器官(即它们的细胞)具有非常相似的特征,但是在发育的后期,分子重组决定了它们的职业生涯。 调节分子表达的变化可导致这样的事实,即沿一条线发育的细胞将极大地改变它。

所有外胚层器官的另一个共同方面是存在干细胞群,该干细胞群可以在整个生命周期中产生动态平衡和再生所必需的各种类型的细胞。

最近的实验允许通过追踪器官(例如毛发,乳腺和牙齿)的遗传系来鉴定上皮干细胞的不同种群。

不幸的是,在人类中,专门讲到牙齿时,它们不会再生,不会长回,也不会更新(令私人牙医高兴)。 但是在啮齿动物中,门牙不断增长。 在小鼠门牙的后端发现了表达干细胞标记Gli1,Bmi1和Sox2的多能*牙齿上皮干细胞(DESC)。
能干细胞可产生不同组织的细胞,但其种类的多样性仅限于一片发芽的叶片。
这些干细胞可以产生所有牙齿上皮细胞是合乎逻辑的。 但是他们还能创造其他东西吗?

研究人员回忆说,为了识别上皮干细胞并评估其在组织再生过程中的可塑性,最常用的方法是通过细胞移植进行实验室分析,并且乳腺最适合作为分析对象。 在研究乳房再生的过程中,从中获得的上皮碎片或分解的(分成部分的)上皮细胞被移植到非上皮的乳腺间充质中。 进入脂肪衬里,产生功能性导管上皮结构。 换句话说,幼小腺的细胞将脂肪衬里的细胞变成了自己的种类,赋予了它们功能。

但是,这种经典的分析是基于对功能性乳腺细胞和非功能性乳腺的使用。 在我们今天正在考虑的研究中,科学家走得更远,并决定使用牙齿上皮干细胞(DESC)进行所谓的嵌合细胞重组。

以前已经使用神经元,骨髓细胞,卵巢甚至癌细胞进行了类似的实验。 但是,结果并不是最令人鼓舞的。 事实是,如果没有乳腺上皮细胞(MEC- 乳腺上皮细胞 )的支持,这些非乳腺上皮细胞就不会在乳腺结构中生长。 另外,所得细胞不能产生乳管。 简而言之,这些细胞变成了乳腺细胞,但没有功能。

但是来自苏黎世的科学家在工作中设法达到了前所未有的水平-迫使牙齿上皮干细胞产生非牙齿细胞系。 考虑他们如何成功。

研究成果


与经典实验室研究一样,在这项工作中使用了乳房再生的方法来评估DESC细胞的可塑性,以及它们移植到体内脂肪( 1A )后产生乳房上皮细胞的能力。


图片编号1

使用绿色荧光蛋白(GFP)从切齿的宫颈环*获得上皮和干细胞的DESC表达标记( 1B )。
子宫颈环*是牙在牙釉质器官上的区域,内外牙釉质上皮和内牙皮上皮相接。
将所得的DESC与原代乳腺上皮细胞(MEC)混合,并引入免疫受损了RAG1基因(重组激活基因)的小鼠乳腺的非上皮脂肪垫。

通过针对DESC的GFP表达和针对MEC的慢病毒诱导的荧光蛋白DsRed的表达来确定从这两个细胞群获得的细胞系。

作为对照组,使用仅注射MEC细胞的小鼠。

移植后八周( 1C - 1I )和怀孕16.5天( 1J1K ),DESC和MEC乳腺细胞形成了嵌合导管结构,该导管结构由来源于DESC的GFP阳性细胞和乳腺中的DsRed阳性MEC细胞组成。

然后,科学家决定对移植的DESC在发育中的嵌合管中的分布进行更详细的分析。 为此,对GFP和角蛋白14(Krt14)进行了双重免疫荧光染色,它们是成年乳腺中基础/肌上皮细胞的标志物。


图片编号2

在Krt14阳性肌上皮*和Krt14阴性腔* * 隔室*2C - 2K )中均观察到GFP阳性细胞。
肌上皮细胞* -表达外胚层上皮和平滑肌细胞特征的蛋白质。 这种细胞围绕着乳腺,唾液腺,泪腺和汗腺的分泌部分和排泄管。
发光细胞* -排列在正常乳腺导管的顶(顶)表面,并具有分泌特性。 大多数类型的乳腺癌都来自腔细胞。
隔室*是细胞内部的空间,被膜包围,并与特定细胞功能的执行相关。
在乳腺嵌合管的所有上皮区室中,约20%的细胞来自DESC。 科学家提醒我们,乳腺的腔上皮是非常复杂的结构,来自各种细胞群,可分为两组:导管和肺泡。

导管细胞排列在上皮导管上。 在这些细胞中,有一些表达α雌激素受体的细胞。 它们负责激活旁分泌信号传导(关于特定器官中的细胞的连接),这对于延长暴露于青春期雌激素的乳腺上皮是必不可少的。

肺泡细胞反过来又是怀孕后期分泌乳汁的肺泡过程的基础。

嵌合上皮中的GFP(绿色荧光蛋白)和ER(雌激素受体)的双重免疫荧光显示GFP阳性细胞可以产生ER阳性和ER阴性的腔细胞( 2L - 2N )。

GFP和角蛋白8的双重免疫荧光染色进一步证实了GFP阳性细胞诱导腔细胞形成的能力。

免疫荧光和免疫组织化学分析中最重要的发现之一是GFP阳性DESC细胞可以转化为功能全面的表型β- 酪蛋白*阳性牙槽细胞,产生牛奶( 2O - 2R )。
酪蛋白*是牛奶中的主要蛋白质之一(人类牛奶中40%)。
在研究的下一阶段,科学家决定检查DESC细胞的柔韧性,以及在不存在乳腺上皮的情况下是否能够重编程导管再生。

为此,当将DESC直接注射到脂肪衬里( 3A )中时,通过细胞移植的方法进行了实验室分析,但是没有使用乳腺上皮细胞。


图片编号3

整个结构的荧光分析(无解剖)揭示了表达GFP的小分支上皮结构的形成( 3B )。 用于GFP的免疫荧光和详细的组织学分析表明,这些形成完全来自于DESC( 3E )产生的细胞,并且被致密的纤维(结缔组织)( 3C3D )包围。

组成基本导管的细胞形态十分多样:从扁平状到圆柱状( 3D )。 为了更详细地分析这些形成,评估了Krt14和ER的分布。

免疫荧光分析表明,这些结构由表达Krt8的腔细胞和Krt14阳性的肌上皮细胞( 3F3G )组成。 在这些导管的上皮细胞中也发现了表达ER的细胞,但是它们的表达明显低于完全发育的嵌合乳腺上皮细胞的形成( 3H )。

在源自嵌入式DESC( 3I )的某些导管中也检测到酪蛋白表达。 这表明获得的细胞完全有能力在产奶的肺泡细胞的方向上开始分化。

更加有趣的发现是釉原蛋白的表达,釉原蛋白是成釉细胞分化的典型标志物( 3J )。 事实是这些细胞属于牙釉质有机成分的生产者。 因此,可以假定尽管单元规格发生了变化,但至少存在一部分其起源的单元存储器。

不幸的是,一些创建的结构被转化为囊状结构( 3K - 3M ),其特征是扁平的上皮细胞形成单层( 3L3M )。 在研究的这一阶段,这种囊肿形成发生在80%的病例中,但是,在技术改进过程中,该指标会降低。


图片编号4

在DESC细胞的移植过程中,经常观察到致密的纤维组织的形成。 在一些引入MEC和DESC的乳腺脂肪垫以及仅引入DESC的所有脂肪垫中都发现了纤维化( 4A4B )。 导管周围的非上皮组织由非常密集的胶原纤维网络组成,如三色马森染色* (4C和4D)所示。

Masson的三色染色*是组织学中的一种方法,当各种组织以不同的颜色染色时,可以清楚地确定它们的存在/不存在,患病率和浓度。
为了确定纤维组织的起源,对GFP(绿色荧光蛋白)和SMA(平滑肌肌动蛋白)进行了双重免疫荧光染色,SMA是平滑肌肌动蛋白*与纤维组织相关的标志物

成纤维细胞*是一种同时类似于成纤维细胞和平滑肌细胞的细胞。 万一组织受损,成纤维细胞参与愈合,收紧伤口。
在乳腺的非上皮成分中,即在导管和囊肿周围的纤维组织( 4E4F )中发现了来源于DESC的GFP阳性和SMA阳性细胞。

此外,在导管和囊肿周围的组织中也检测到了纤连蛋白(细胞外基质糖蛋白),它是乳腺基质和纤维组织( 4G )的主要成分。 GFP阳性和纤连蛋白阳性组织也出现在纤维组织的导管周围( 4H )。

要更详尽地了解这项研究的细微差别,建议您研究一下科学家报告

结语


综上所述,可以明确地说,牙齿上皮干细胞可以在乳腺导管再生的过程中产生所有的乳腺上皮细胞系。 这表明了它们的可塑性以及沿几条线分化的潜力。

更为重要的发现是,目前,在没有任何乳房上皮的情况下,只有DESC细胞能够启动乳房特异性分支形态发生。 具有如此高的可塑性,DESC可用于再生与牙齿无关的组织。

此外,这项工作证明了应对乳腺癌根治性治疗后果的新方法。 当然,许多科学家现在专注于寻找癌症本身的治疗方法。 然而,虽然这些奇迹般的方法尚未实现,但允许由于手术干预而丢失的组织再生的技术的创造值得特别关注。



像任何其他类型的肿瘤学一样,乳腺癌是一种可怕的疾病,会破坏一个人的身心健康。 当医生在治疗并且科学家们正在寻找新的方法来对抗这种疾病时,患有这种疾病的患者的亲戚和朋友应该给予他们爱心,关怀和支持。 是的,仁慈的话语无法摧毁癌细胞,但它们可以消除悲伤,悲伤,绝望感,并赋予对未来的信念和对恢复的信念。 对恢复的信念是实现恢复的第一步。

谢谢大家的关注,保持好奇心,爱您的亲人,并祝您工作愉快。 :)

感谢您与我们在一起。 你喜欢我们的文章吗? 想看更多有趣的资料吗? 通过下订单或向您的朋友推荐以支持我们,开发人员的云VPS从4.99美元起为Habr用户提供30%的折扣,这是我们为您发明的入门级服务器的独特模拟: 关于VPS(KVM)E5-2650 v4的全部真相(6核心)10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps from $ 20或如何共享服务器? (RAID1和RAID10提供选件,最多24个内核和最大40GB DDR4)。

戴尔R730xd便宜2倍? 只有我们有2台Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100电视在荷兰起价199美元 戴尔R420-2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB-$ 99起! 阅读有关如何构建基础架构大厦的信息。 使用价格为9000欧元的Dell R730xd E5-2650 v4服务器的上等课程?

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN474568/


All Articles