有趣!干细胞“变出千万个分身”的过程,堪比“魔幻电影”!

栏目:热点资讯  时间:2023-04-19
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  小时候,看《西游记》的时候,有没有幻想过自己也能学会孙大圣拔一根毫毛,一吹吹出千万个分身的能力呢?其实,这种“能力”你也有的。

  

  凭借“一变二、二变四"强大的增殖分化能力,我们体内的干细胞创造了一个又一个“再生奇迹”。而为了近距离观测、研究干细胞的增殖行为,科学家将间充质干细胞(MSC)置于有录像功能的显微镜之下,一部生动而魔幻的微观“电影”就此上演。

  近年来,干细胞一直被视作未来医学的新希望,尤其在面对一些传统医疗无法攻克的疑难杂症时,干细胞都有望提供新的治疗策略。

  而这,主要得益于干细胞强大的增殖分化能力。

  

  就拿应用最为广泛的间充质干细胞(MSC)来说,作为人类的“原始”细胞,MSC能在特定的条件下,分化为人体多种细胞,包括脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、肌腱细胞等等。

  与此同时,在科学家们的努力之下,肝细胞、胰岛β细胞、神经细胞等细胞也皆被衍生成功。

  这样“百变”的能力赋予了干细胞独一无二的医学价值,在实际应用中,它能对各个器官、组织进行再生修复,并伴有免疫调节、抗炎等功效。

  那干细胞是如何进行增殖的呢?平时,细胞都会被放在黑暗的培养箱中进行培养,我们很难观测到详细的干细胞动态增殖情况。如今,科学家们将MSC置于有录像功能的显微镜下,动态记录了MSC的“魔幻”增殖行为。

  下面,让我们一睹它的神秘风采吧。

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  尽管是单个MSC,也可以进行有丝分裂,MSC先是胞体收缩变圆,仿佛是在逐渐凝聚成一股力量,准备随时“蓄势待发”。

  

  △逐渐收缩成球体的间充质干细胞

  紧接着,细胞开始进入最旺盛的繁殖阶段,细胞分裂增多,开启成指数级增长模式。

  增殖到一定程度,细胞数量几近饱和密度,染色体复制完成后再来一个分身式分裂,从而一分为二,实现了细胞的大动作增殖。

  

  △细胞一分为二,开始复制性增殖

  当然,镜头下的细胞增殖过程是被按下快进键的,通常低代数的细胞分裂一次所需要的时间大概是22小时,还真是一个漫长的分裂过程。

  在原代培养的时候,MSC常常是克隆性增殖,也就是先形成一个小的细胞团,然后围绕这个细胞团逐步向外增殖,而且是边增殖边向外游走,慢慢占满一片领域。

  

  △原代细胞培养时,细胞边增殖边向外游走

  

  △很快,细胞就占满了一大片领域

  平常细胞培养过程中,传代的MSC接种于平面培养瓶中,分散式分布在不同的位置。

  

  △在培养瓶中分散的间充质干细胞

  然而,MSC并没有停留在一个位置上增殖,而是不断地游走,并与其他位置的细胞相互碰撞交流,在这个游走过程中同时进行裂变增殖。

  

  △ 游走的同时不断分裂壮大的增殖队伍

  间充质干细胞强大的分裂增殖能力为其提供了组织修复、器官再生的功能作用。

  通过分化为成熟的组织器官细胞,可以用来替代受损伤的细胞;通过和细胞融合,可以挽救受伤细胞;同时,间充质干细胞还可以分泌细胞因子促进组织器官的干细胞增殖,分泌外泌体或微小囊泡,通过膜融合进入受伤细胞内部,甚至可以向受伤的细胞输送线粒体和其他物质等等。

  干细胞的增殖分裂是治疗疾病的基础机制,如今,干细胞已经被应用于多种疾病的治疗尝试中,且正在改变更多疑难性疾病的治疗策略,为挽救更多患者付出努力,我们也期待干细胞疗法能不断进步与迭代,最终造福全人类的健康。

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