教授专栏78 | 解亭&屠仁军: 揭示干细胞微环境如何控制干细胞分化为特定组织细胞,为实现干细胞治疗迈进一大步...

文 / 解亭教授、屠仁军教授

研究团队首次发现了干细胞微环境如何控制干细胞分化为各种功能性细胞，这对于未来利用干细胞治疗各种人类疾病具有重要意义.

我们研究人员发现了干细胞微环境如何控制干细胞分化为各种功能性细胞，这对于未来利用干细胞治疗各种人类疾病具有重要意义。

香港科大生命科学部主任及讲座教授解亭(左二)、香港科大生命科学部研究助理教授屠仁军博士(右二)及其他研究团队成员

人体干细胞拥有独特的能力，可以复制和分化为特定的组织细胞，从而支持人体正常发育和维持组织功能运作。基于这种特性，干细胞具有潜力将受损或患病的细胞替换为健康的细胞，用于治疗柏金逊症、阿尔兹海默症及1 型糖尿病等疾病。

虽然干细胞具有治疗人类疾病的潜力，但开发干细胞疗法并不简单。其中一个挑战在于如何有效地将干细胞分化为具有不同功能的细胞，以替换退化组织中的受损细胞。干细胞周围的组织（即干细胞微环境）对干细胞分化成功能性细胞起着控制作用，但科学家对其中的分子机制了解有限，这使得这一任务更加困难。

(左) 在干细胞微环境中表达的「间隙连接蛋白」
(中) 在干细胞中表达的「间隙连接蛋白」
(右) 干细胞微环境和干细胞中的间隙连接蛋白形成的通道

近日，研究团队首次发现，干细胞微环境利用一种称为「间隙连接」（Gap junction）的蛋白通道，将干细胞微环境内的第二信使(Secondary messenger )cAMP传送到干细胞及其子代细胞，以控制其分化过程。作为细胞内最重要的第二信使，cAMP负责调节多个细胞功能，包括干细胞的分化。

这个模型显示干细胞微环境如何利用其与干细胞之间的蛋白通道「间隙连接」（Gap junction），把干细胞微环境内的cAMP传送到干细胞及其子代细胞，以控制其分化为各种功能性细胞

我们选择果蝇卵巢作为实验模型，研究了两种干细胞微环境如何分别控制干细胞自我复修和分化过程。

透过了解干细胞微环境的调节机制，有助我们引导干细胞分化为适当的细胞类型，以移植到已退化的人体组织。另外，退化性疾病一般会破坏干细胞微环境和干细胞，因此了解干细胞微环境的调节机制也有助于重建干细胞微环境，以移植并帮助干细胞分化为功能性细胞。

这些发现推动了干细胞生物学和再生医学的知识前沿，为将来应用干细胞治疗各种人类疾病奠定了基础。未来，我们将会研究人类干细胞微环境是否同样利用「间隙连接」（Gap junction）传送cAMP，以控制干细胞分化为功能性细胞，进一步进行修复。除此以外，我们还会尝试从干细胞微环境中，揭示其他经「间隙连接」通道传送至干细胞及其子代细胞的分子。

有关研究是由香港科大及美国斯托尔斯医学研究所(Stowers Institute for Medical Research)的研究人员合作完成，最近于国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上发表。研究团队包括科大生命科学部研究助理教授屠仁军博士及本科生汤笑寒和徐蕤，此外还包括斯托尔斯医学研究所的平兆华博士和余祖林博士。

*转载自香港科技大学官网

解亭教授简介

解亭教授，香港科技大学讲席教授、生命科学部主任 。解教授在中国农业大学获得植物遗传与育种学士和硕士学位，在罗格斯大学获得分子生物学和生物化学博士学位。作为霍华德休斯医学研究所的博士后研究员，他在卡内基科学研究所进行了博士后培训。然后，他加入了Stowers医学研究所，担任研究员近 20 年。在加入香港科技大学之前，他是Stowers医学研究所的全职研究员，也是堪萨斯大学医学中心的教授。

解教授主要研究方向为干细胞生物学和组织再生，他是研究干细胞生态位及其控制自我更新的机制的领导者和先驱之一。解教授是最早通过实验证明存在干细胞生态位的人之一。他的实验室还提出并证明了控制干细胞谱系规范的分化生态位的存在；以及阐明了这两个生态位如何协同工作来控制干细胞发育，从而控制组织再生。最近，他将研究兴趣扩大到视网膜退行性疾病和开发新的治疗策略。迄今为止，他已在知名期刊上发表了 70 多篇文章，包括Nature, Science 和 Cell。他于 2003 年获得哈德逊奖，并一直担任青光眼基金会科学顾问委员会和Cell Research , Development等八种科学期刊的编委。

屠仁军教授简介

屠仁军教授，香港科技大学生命科学部研究助理教授，东南大学遗传学博士，美国Stowers医学研究所博士后，屠教授的主要研究方向为干细胞生物学、发育生物学、细胞信号传导等。

由香港科技大学主理出品的【教授专栏】，汇集来自不同领域教授的学术成果、前沿论断及知识科普，用最新鲜的视角解读社会动态，以最前沿的角度解释科技奥秘。期待通过香港科技大学的平台，聚合更多新锐观点，打造出一期又一期生动又深刻的【教授专栏】！

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