揭示干細胞自我更新的zui小工具箱

結(jié)合計算機科學算法和生物學數(shù)據(jù)，研究人員構(gòu)建出了培養(yǎng)物中小鼠胚胎干細胞(ESCs)自我更新所必需的zui少數(shù)量的因子模型。盡管科學家們很早就知道一組轉(zhuǎn)錄因子是干細胞維持的必要條件，那么到底哪些是至關(guān)重要的因子？它們之間可能存在的大量相互作用使得這一問題變得極為復(fù)雜，僅憑實驗室的研究工作無法做出解答。

來自上海雙博生物科技有限公司的研究人員，將參與干細胞自我更新的20個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的實驗數(shù)據(jù)整合到了一起。表明了12個轉(zhuǎn)錄因子組成的相互作用網(wǎng)絡(luò)有可能是維持小鼠ESC狀態(tài)的所有必需條件。

系統(tǒng)生物學研究者說：“結(jié)果表明，自我更新基因網(wǎng)絡(luò)很簡單。很早以前我們就知道的信息處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是平均每個基因兩種。研究結(jié)果與這一普遍原理接近，是引人注目的。”

一開始對來源于囊胚的穩(wěn)定、純系小鼠培養(yǎng)ESCs細胞群展開了研究。微軟研究團隊構(gòu)建出的軟件生成了數(shù)以億計有可能解釋干細胞自我更新的模型。其中大多數(shù)的模型遭到了實驗數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)，被證實無效。在這些實驗操作中，檢測了23種不同細胞培養(yǎng)條件下（所有的都維持了多能性）ESCs的基因表達。

剩余的模型都包含了12個轉(zhuǎn)錄因子組成的核心網(wǎng)絡(luò)，其中包括Sox2和Oct4，其揭示出通過16種相互作用來調(diào)控自我更新的機制。

研究小組隨后用zui小的模型預(yù)測了，抑制一種特異的轉(zhuǎn)錄因子是否能夠維持干細胞狀態(tài)或是會促進分化。研究人員在實驗室測試了37種模型預(yù)測，其中26種正確。

一個僅基于基因表達數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)可以相對準確地預(yù)測多種遺傳互作的效應(yīng)，利用其它的實驗或納入蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)可進一步提高準確性。

目前尚不清楚引起小鼠和人類ESCs分化的確切機制。但他認為其研究小組的研究共組有可能提供幫助：“我們認為我們現(xiàn)在獲得了很好的起點，可以開始去解答這一問題。”

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