细胞外基质决定干细胞的分化

哥本哈根大学的科学家向人们展示了，早期胚胎细胞和胚胎干细胞定向分化为成熟细胞（例如胰腺细胞和肝细胞）的新机制。这项研究发表在eLife杂志上，该杂志是一个新的生物学开放性期刊，由PNAS前主编RandySchekman筹办。

哥本哈根大学干细胞研究中心（Danstem）的这项新研究，解析了干细胞支持自身分化的信号通路，向人们展示了细胞外基质的重要作用。这一成果可以帮助人们更好地利用干细胞治疗疾病，例如糖尿病和肝脏疾病等。

“我们明确了细胞外环境对细胞发育的具体影响，这样的信息非常宝贵，”DanStem的Joshua Brickman教授说，“在此基础上，人们可以在实验室中，为干细胞和前体细胞创造最佳发育条件，帮助它们分化成为特定的成熟细胞。”

细胞在发育的同时，组织形成了特定的细胞外环境，就像一个小都市。在这样的小都市中，存在许多重要的道路，即信号通路。这些信号通路可以引导胚胎细胞，向早期的胰腺细胞和肝脏细胞发展。

理解上述信号通路的调控机制，一直是发育生物学中的一个核心问题。Brickman教授及其团队对小鼠胚胎干细胞的分化进行了深入研究。PI3K/Akt1信号通路的活性是内胚层特化必不可少的。研究显示，这一信号通路会改变细胞外基质ECM的成分，从而决定细胞的分化。

研究人员发现，接受到PI3K/Akt1信号的细胞外基质，含有低水平的纤连蛋白Fn1。他们通过体外和体内实验发现，这种蛋白是细胞分化成为特定细胞类型的关键。研究显示，即使在缺乏PI3K信号的情况下，只要细胞外基质成分正确，就足以决定内胚层前体细胞的命运，促进细胞发育成为成熟细胞。

研究人员总结道，局部的PI3K活性影响了细胞外基质的组成，细胞外基质在此基础上决定细胞的分化路径。

“我们的工作为人们提供了细胞发育的重要信息。目前，人们已经在尝试诱导胚胎干细胞分化成为胰腺和肝脏细胞。但我们的研究指出，现有的方案可能并不那么有效。因为这些方案大多忽视了细胞外基质的重要性，”Joshua Brickman说。

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