科學家發現分子通道決定細胞分化

科技日報6月22日訊，日本理化學研究所研究員岡田真理子和愛爾蘭都柏林大學教授鮑里斯的研究小組宣布，他們利用計算機對測定數據進行模擬，從理論上發現了決定細胞分化、細胞增殖等不同形態的細胞內分子通道。研究結果發現，正開始分化的細胞能夠利用其強勁的系統結構發出穩定的信號。

盡管細胞具有父母給予的同一遺傳基因系統，但卻會根據各自的發育條件，決定其走上不同的分化、增殖和死亡道路。目前，科學家尚未充分了解這種決定細胞命運的機制。迄今為止，測定細胞內分子大都以測定其定性性質為主，定量測定很少被人關注。研究小組為破解細胞增殖和分化過程的機理，對細胞內各種分子的活性在一定時間內進行了定量分析，并利用計算機模擬，從系統生物學角度發現了各種分子間控制關系的路線圖（分子通道）。

實驗中，研究小組通過向MCF-7乳腺癌細胞注入促進細胞增殖的上皮生長因子和促進細胞分化的heregulin這兩種不同的生長因子，使之具有不同的增殖和分化形態，然后利用免疫學方法和基因增幅法，對細胞內蛋白質磷酸化和復制因子的遺傳基因發現量等進行定量測定。利用從這些細胞測得的數據制成計算機模型進行分析，研究人員發現了僅在細胞分化過程中工作的分子通路，并且這個通路采用了在控制學領域被人熟知的負反饋、前饋和與門等系統結構。

研究小組認為，細胞采用負反饋和與門系統結構有助于去除噪聲，穩定地釋放信號。此次發現的分子通道也存在于癌細胞、神經細胞、免疫細胞的分化過程中，可能是細胞具有的普遍系統結構之一。這一分子通道概念使細胞的穩定分化控制成為可能，人為地變更分子通道，即可實現對細胞的控制，比如應用在再生醫療領域，可以幫助細胞形成穩定的構建。