CNS三大杂志关注焦点--干细胞的强大记忆功能,好坏只在一念间


过去我们都知道免疫细胞有记忆功能,所以我们发明了疫苗,让它记住不同病毒样貌,当再次遇到这种病毒的攻击,我们的身体就可以激活这类细胞,发挥战斗作用。
人类在公元900年左右发现了这个免疫细胞天然的秘密,在中国和印度,人类首次将天花病人身上的痘接种到健康人体内,发现虽然会导致疾病但效果要比正常的天花感染轻微的多,更重要的是,"接痘"会单独产生免疫记忆,从而使机体对天花产生抵抗力。这成为现代疫苗接种的前奏。
新冠疫苗的产生正是因为我们的免疫系统可以识别出新冠病毒的S蛋白,并且把这种识别如同写入硬盘一样储存到了我们免疫细胞上,让我们在面对新冠病毒时可以立即调动中和抗体对抗病毒,以避免重症的发生发展。
随着人们对干细胞研究的深入,让我们惊呼的是,干细胞居然也和免疫细胞一样具有强大的记忆功能!
接下来我们通过来自三大医学杂志《SCIENCE》、《NATURE》、《CELL》。一步步来揭示干细胞记忆的秘密!
《SCINECE》
2021年11月26日,皮肤干细胞大神美国洛克菲勒大学Elaine Fuchs教授团队在《科学》杂志发文,干细胞通过积累不同的表观遗传记忆,从而扩大干细胞的多向分化潜能。


研究人员发现,毛囊干细胞不仅可以具备在表皮的“永久居住”资格,还能在整个迁移途中获得不同类型经历相关的表观遗传记忆,包括在“故乡(毛囊)”的记忆,并能像记忆T细胞一样,在受到二次挑战时,唤醒记忆并作出快速有效的应答,让无毛小鼠长出皮肤和毛囊。

Fuchs教授说:“记忆曾经被认为是免疫系统的T细胞、B细胞的特权,但我们的研究结果表明,干细胞也具备记忆功能。”
在此研究中,损伤促进了上皮干细胞的炎症记忆,从而增强其对未来损伤修复的能力,这种记忆来自炎症刺激,即通过炎性小体信号从而驱动上皮干细胞的表观遗传学改变。相关研究能为后期科学家们开发有效的临床疗法来治疗危害人类健康严重的疾病提供新的思路。
《NATURE》
而在2017年的《自然》杂志上,美国纽约大学的免疫学教授Shruti Naik教授也发表类似研究。


该研究表明如果小鼠某块皮肤发炎并愈合,那么当这个部位再次损伤后,伤口愈合的速度会是原来的2.5倍,这种能力可能持续6个月。


Shruti Naik教授认为:“我们开始意识到干细胞并不仅仅可以生成组织,而且还具备敏锐的环境感知和反应能力。”
《CELL》
记忆给干细胞带来了巨大的优势,使它们能够从环境中学习,并与周围环境保持一致。越来越多的数据也表明,单个细胞的行为不仅由他们过去的经历决定的,也有可能来自祖辈。
来自《CELL》的一篇文章,就揭示了造血干细胞会记住以前的感染,并将这些信息传递给自己的后代。

基于以上的认识,科学家们同时也着手进行刺激干细胞产生记忆的探索。同样来自《CELL》 的另一篇文章,研究者直接使用β-葡聚糖、IL-1β、卡介苗疫苗(Bcg)和结核分歧杆菌等诱导炎症刺激,这些刺激能激活炎症转录因子,促进染色质的重塑,从而导致神经干细胞转录和代谢的急剧改变。结果显示,做第二次刺激时,比起第一次刺激,干细胞及其后代在与记忆染色质结构域相对应的基因上的表现更加强烈,正是“所有过往都是岁月恩赐”。

综合上面三大医学杂志给我们带来的记忆,让我们知道了干细胞记忆在修复组织器官方面发挥了巨大作用,同时可以加快组织和系统重建和再生。基于以上认识为了让回输的干细胞起到更强的临床疗效,我们也可以在体外对干细胞进行类似的调控和刺激,从而让干细胞晋升几个阶梯,到体内可以更好的发挥治疗作用。
但是和人类的记忆一样,不都是美好的,干细胞的记忆也可能导致慢性疾病的可能性。
加州大学Gonzales教授说:“我们知道,银屑病的炎症发作经常发生在相同的部位,在癌症中,肿瘤也经常发生在之前损伤的部位。这表明,随着时间的推移、积累记忆的多样性可能是导致晚年生活中出现的各种慢性病和肿瘤的罪魁祸首。”
未来,科学家们希望通过深入研究干细胞记忆形成背后的机制,以提供更好的治疗方案。皮肤干细胞大神Elaine Fuchs说:“理想情况下,我们最终能够摆脱不好的记忆,只留下好的记忆。虽然目前我们还没有做到这一点,但这些新发现在广泛的研究领域引起了极大的兴趣,并引导我们找到治疗疾病的新方法。”
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