通过诱导脂肪代谢进行干细胞分化和器官维持的遗传控制

脂肪代谢(脂质代谢)是用于描述细胞中脂质的合成和降解的术语。人们日益认识到，这是一个重要的关键过程，也可能影响干细胞的维持和分化。已经显示出脂肪代谢对于维持血液中的干细胞很重要。

据推测，脂肪代谢的中间体，即所谓的脂质代谢产物，有助于干细胞的分化。干细胞分化对于产生新的器官细胞(例如皮肤，血液和神经细胞)至关重要。然而，尚不清楚哪些遗传因素通过控制脂质代谢来促进干细胞分化。这对于理解脂肪代谢变化如何导致疾病发展(例如衰老过程中器官维持的丧失或癌症的发展)可能具有根本的重要性。

耶拿的莱布尼兹老龄研究所-弗里茨·利普曼研究所(FLI)的研究人员与弗里德里希·席勒大学耶那(FSU)的同事一起研究了多能干细胞的分化。这些结果现已发表在科学杂志EMBO Reports中。FLI小组负责人K. Lenhard Rudolph教授说：“干细胞对于器官和组织的永久更新非常重要。通过这些分化过程，不断在需要它们的体内生成新的专门干细胞。” FSU分子医学教授。“这个过程是由基因控制的。目前尚不清楚基因通过控制脂质代谢来控制干细胞功能的程度。”

Tnfaip2基因控制干细胞分化

为了进行基因筛选，研究人员将小鼠成纤维细胞重编程为细胞培养物中诱导的多能干细胞(iPS细胞)。使用这种方法，他们能够鉴定出Tnfaip2是一个新的基因，该基因可以显着增强体细胞向iPS细胞的转化。“我们的研究表明，Tnfaip2集中控制干细胞的分化;如果将其关闭，则将小鼠成纤维细胞重编程为iPS细胞的过程得到了增强，”第一作者和前博士学位的Sarmistha Deb博士解释说。FLI的学生。为了能够在实际条件下，即在活生物体(体内)中研究干细胞的功能及其对干细胞分化能力的影响，研究人员使用了涡虫(扁虫)作为具有永生能力的模型生物来维持和再生器官。

Tnfaip2的涡虫版本通过脂质代谢控制干细胞分化和器官维持。没有该基因，蠕虫就会萎缩，失去其再生和维持器官的能力。图片来源：FLI / Sarmistha Deb

涡虫干细胞分化与再生的调控

planar虫，扁虫Schmidtea mediterranea也拥有类似Tnfaip2的基因(Smed-exoc3)。浮游生物由25%的干细胞组成。它们可以在我们内城的喷泉以及其他地方发现，并且可以永久维护和再生器官，而没有任何迹象表明它们会随着衰老而丧失这种能力。用Schmidtea Mediterraterranea的永生性研究领域的专家CristinaGonzález-Estévez博士指导了对涡虫的实验。

González-Estévez博士解释说：“我们认为我们可以使用永生的涡虫模型系统来鉴定维持哺乳动物干细胞功能所必需的基因。” “结果令人惊讶。在涡虫中，Tnfaip2-like基因的下调导致干细胞产生分化的器官细胞的能力下降。由于失去了一个单一的器官，器官的再生和维持能力被完全废除了。基因。”

干细胞分化和器官维持受脂质代谢控制

不仅如此，研究团队还能够证明Tnfaip2通过控制脂肪代谢来控制干细胞功能。给具有基因缺失功能的蠕虫添加脂肪酸和脂肪酸转运蛋白(例如棕榈酰-L-肉碱)后，干细胞就会恢复分化。没有Tnfaip2基因直向同源物的功能，可以维持器官。

Rudolph教授强调说：“有了我们的新发现管线，该管线使用了多能细胞筛选技术，然后对涡虫中的靶基因进行了功能分析，我们可以加快对干细胞维持和功能重要的基因的发现。” “这将使我们能够鉴定对哺乳动物或人类干细胞功能至关重要的基因功能。我们希望利用这一知识来阐明未知的原因，这些原因是衰老过程中器官维持功能丧失和疾病发展的原因。”