多種信號通路在胚胎造血不同階段的作用

2020-12-01 科學網
-CELL-
多種信號通路在胚胎造血不同階段的作用

　　封面圖片：在含有骨形態發生蛋白4的介質中分化得到的來自人類胚胎幹細胞BG01的紅系細胞。（圖片提供：波士頓兒童醫院Il Ho Jang以及Thorsten Schlaeger）

 

胚胎時期血液的形成依賴於骨形態發生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）等因素，在1月10日出版的《細胞—幹細胞》（Cell Stem Cell）上，來自加拿大、美國、法國、德國和英國的兩組科學家分別發表文章，分析了各種信號通路在促進鼠胚胎幹細胞血液形成方面的作用。

 

科學家一直不清楚BMP信號如何與其它胚胎造血過程因子相互作用。而利用胚胎幹細胞，研究人員發現BMP4首先誘導腹後中胚層（ventral-posterior mesoderm）發生，然後通過激活Wnt3a並促進Cdx和Hox基因使中胚層細胞發育成血液成分。當這一過程中BMP信號被阻斷時，增加Cdx1或Cdx4基因的表達能恢復胚胎造血過程。此外，Wnt信號與BMP誘導的造血過程相互作用，而Wnt受動器LEF1能調節Cdx基因的激活。

 

研究結果表明，BMP信號在胚胎造血過程中起到了兩個截然不同而又相互聯繫的作用：開始時誘導中胚層發生，接著通過激發Wnt信號和Cdx-Hox通路促使血液成分形成。

 

而在另一個小組的文章中，來自加拿大和美國的科學家利用胚胎幹細胞分化系統分析Activin/Nodal、BMP和Wnt信號通路在胚胎造血過程三個階段-原線（primitive streak）形成、Flk1+中胚層形成以及造血祖細胞形成-中的作用。結果發現，Activin/Nodal和Wnt信號對於誘導原線發生是必需的，而這一過程中BMP沒有起到作用。儘管BMP對於誘導原線形成並非必需，它卻對原線起到了後向作用。在Flk1+中胚層形成誘導過程中，以上三種信號通路都有所作用，在Flk1+中胚層向造血系統分化過程中，需要VEGF和Wnt，但是不需要BMP和Activin/Nodal信號，其中Wnt信號對於原始紅系細胞（erythroid cell）很關鍵。

 

以上研究結果揭示了血細胞形成過程中各種信號的動力學變化，並確定了Wnt在原始紅系細胞系統發育過程的重要作用。（科學網 何宏輝/編譯）

 

（《細胞—幹細胞》（Cell Stem Cell），Vol 2, 60-71, 10 January 2008，M. Cristina Nostro, Paul Gadue）

 

（《細胞—幹細胞》（Cell Stem Cell），Vol 2, 72-82, 10 January 2008，Claudia Lengerke, George Q. Daley）

 

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