揭示干细胞自我更新的最小工具箱

结合计算机科学算法和生物学数据，研究人员构建出了培养物中小鼠胚胎干细胞（ESCs）自我更新所必需的最少数量的因子模型。尽管科学家们很早就知道一组转录因子是干细胞维持的必要条件，那么到底哪些是至关重要的因子？它们之间可能存在的大量相互作用使得这一问题变得极为复杂，仅凭实验室的研究工作无法做出解答。

来自维康信托基金会-医学研究理事会剑桥干细胞研究所的Austin Smith，与来自英国微软研究计算机科学实验室的研究人员合作，将参与干细胞自我更新的20个关键转录因子的实验数据整合到了一起。发表在6月5日《科学》（Science）杂志上的这一模型，表明了12个转录因子组成的相互作用网络有可能是维持小鼠ESC状态的所有必需条件。

Smith 说：“我们想知道一些干细胞转录因子的相互关联机制，并阐明在不同的培养条件下这些细胞是如何运转，且仍然维持干细胞状态的。借助这种模型方法，我们绘制出了转录因子关联图，其与试验数据相一致。”

系统生物学研究所教授黄穗（Sui Huang，音译）说：“结果表明，自我更新基因网络很简单。很早以前我们就知道最好的信息处理网络应该是平均每个基因两种联系。研究结果与这一普遍原理接近，是引人注目的。”

西班牙庞培法布拉大学的系统生物学教授Jordi Garcia-Ojalvo表示赞同：“这一研究证实了一个假说：相对较少数量的元件及相互作用可以定义细胞的行为。以往曾在其他的生物过程例如昼夜节律性、细胞周期、甚至干细胞多能性中描述过这一概念，此处是通过系统分析一个数据驱动的计算模型证实了这一点。”

西奈山黑人家庭干细胞研究所所长Ihor Lemischka说：“这是第一个干细胞命运决定计算模型。利用这一模型，我们现在获得了一些可测试的预测结果。未来，在无需尝试极大数量的细胞培养条件的情况下，这将推动我们了解如何生成心肌或其他特异的细胞类型。”

Smith和同事们一开始对来源于囊胚的稳定、纯系小鼠培养ESCs细胞群展开了研究。微软研究团队构建出的软件生成了数以亿计有可能解释干细胞自我更新的模型。其中大多数的模型遭到了Smith实验室的实验数据挑战，被证实无效。在这些实验操作中，Smith和同事们检测了23种不同细胞培养条件下（所有的都维持了多能性）ESCs的基因表达。

剩余的模型都包含了12个转录因子组成的核心网络，其中包括Sox2和Oct4，其揭示出通过16种相互作用来调控自我更新的机制。

研究小组随后用最小的模型预测了，抑制一种特异的转录因子是否能够维持干细胞状态或是会促进分化。研究人员在实验室测试了37种模型预测，其中26种正确。

一个仅基于基因表达数据的网络可以相对准确地预测多种遗传互作的效应，对此Garcia-Ojalvo表示惊喜。他指出，利用其它的实验或纳入蛋白质互作数据可进一步提高准确性。

与此同时，在发表于同一日《分子细胞》（Molecular Cell）杂志上的一项独立研究中，来自芝加哥大学的结构和蛋白质生物学家Shohei Koide以及同事们指出了使得小鼠ESCs分化的一种蛋白质相互作用。Garcia-Ojalvo说：“ Science论文中这种模型方法或许可用于于分析多能性中的蛋白质互作。”

Smith说，目前尚不清楚引起小鼠和人类ESCs分化的确切机制。但他认为其研究小组的研究共组有可能提供帮助：“我们认为我们现在获得了很好的起点，可以开始去解答这一问题。”

有这一工具箱在手，Smith研究小组现正在探讨是否能够利用这些最低限度的条件将人类ESCs 重编程至更为初始的状态。

人水通道蛋白1(AQP-1)ELISA试剂盒
人水通道蛋白0(AQP-0)ELISA试剂盒
人类风湿因子(RF)ELISA试剂盒
人抗链球菌溶血素O/抗O(ASO)ELISA试剂盒
人肾上腺皮质抗体(ACA)ELISA试剂盒
人肾上腺皮质抗体(ACA)ELISA试剂盒
人抗肾小球基底膜抗体(GBM)ELISA试剂盒
人β2微球蛋白(BMG/β2-MG)ELISA试剂盒
人膜联蛋白Ⅴ(ANX-Ⅴ)ELISA试剂盒
人抗肾小管基底膜抗体(TBM)ELISA试剂盒
人apelin 13(AP13)ELISA试剂盒
人Apelin 36(AP36)ELISA试剂盒
人肌钙蛋白T(Tn-T)ELISA试剂盒
人血管内皮抑素抗体(ES-Ab)ELISA试剂盒
人血管紧张素Ⅱ受体Ⅰa型(AgtrⅠa)ELISA试剂盒
人血管生成素样蛋白3(ANGPTL3)ELISA试剂盒
人α肌动蛋白(α Actin)ELISA试剂盒
人心肌锚蛋白重复域1(ANKRD1)ELISA试剂盒
人瘦素受体(LEPR)ELISA试剂盒
人血管紧张素Ⅱ受体2(AT2R)ELISA试剂盒
人血管紧张素Ⅱ受体1(ANGⅡR-1)ELISA试剂盒
人血管生成素4(ANG-4)ELISA试剂盒
人可溶性肌球蛋白重链1(sMHC-1)ELISA试剂盒
人热休克因子1(HSF-1)ELISA试剂盒
人血管活性肽酶抑制剂(VPI)ELISA试剂盒
人心肌肌凝蛋白轻链1(CMLC-1)ELISA试剂盒
人缺血修饰白蛋白(IMA)ELISA试剂盒
人8-异构前列腺素F2α(8-epi-PGF2α)ELISA试剂盒
人血管内皮钙粘着蛋白复合体(VE-cad)ELISA试剂盒
人α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)ELISA试剂盒
人α横纹肌肌动蛋白(α-SCA)ELISA试剂盒
人平滑肌肌球蛋白(SMM)ELISA试剂盒
人心肌特异性肌钙蛋白T(cTnT)ELISA试剂盒
人肌球蛋白重链(MHC)ELISA试剂盒
人热休克蛋白27(HSP-27)ELISA试剂盒
人血管抑素/血管稳定蛋白(ANG)ELISA试剂盒
人心型脂肪酸结合蛋白(h-FABP)ELISA试剂盒
人血管舒缓激肽(BK)ELISA试剂盒
人肌球蛋白轻链(MLC)ELISA试剂盒
人α-辅肌动蛋白3(ACTN-3)ELISA试剂盒
人超敏C反应蛋白(hs-CRP)ELISA试剂盒
人肌钙蛋白Ⅰ(Tn-Ⅰ)ELISA试剂盒
人血清淀粉样蛋白A(SAA)ELISA试剂盒
人热休克蛋白60(Hsp-60)ELISA试剂盒
人热休克蛋白糖蛋白96(HSP gp96)ELISA试剂盒
人心肌营养素1(CT-1)ELISA试剂盒
人铜蓝蛋白(CP/CER)ELISA试剂盒
人热休克蛋白90(HSP-90)ELISA试剂盒
人热休克蛋白70(HSP-70)ELISA试剂盒
人热休克蛋白40(HSP-40)ELISA试剂盒
人热休克蛋白20(HSP-20)ELISA试剂盒
人肌球蛋白(MYS)ELISA试剂盒
人凝溶胶蛋白(GS)ELISA试剂盒
人C反应蛋白(CRP)ELISA试剂盒
人醛固酮(ALD)ELISA试剂盒
人肌红蛋白(MYO/MB)ELISA试剂盒
人心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTn-Ⅰ)ELISA试剂盒
人血管生成素受体/含免疫球蛋白样环和上皮生长因子样域酪氨酸激酶1(Tie1)ELISA试剂盒
人血管生成素2(ANG-2)ELISA试剂盒
人血管生成素1(ANG-1)ELISA试剂盒
人血管生长素(ANG)ELISA试剂盒
人血管紧张素Ⅱ(ANG-Ⅱ)ELISA试剂盒
人帕金森氏病2Parkin(Park2)ELISA试剂盒
人纽蛋白(VCL)ELISA试剂盒
人轴突生长诱向因子4(Ntn4)ELISA试剂盒
人轴突生长诱向因子1(Ntn1)ELISA试剂盒
人硫酸脑苷酯(SFT)ELISA试剂盒
人再生基因蛋白IV(REG-4)ELISA试剂盒
人多功能蛋白聚糖(VS)ELISA试剂盒
人B细胞κ 轻肽基因增强子核因子抑制因子ε(Nfkbie)ELISA试剂盒
人ADAM金属肽酶含血小板反应蛋白1基元4(ADAMTS4)ELISA试剂盒
人类似RIKEN cDNA 4933429F08 基因 ELISA试剂盒
人孕酮和adipoQ受体家族成员Ⅶ(PAQR7)ELISA试剂盒
人集蛋白亚家族成员11(COLEC11)ELISA试剂盒
人丝氨酸蛋白酶抑制因子肽酶抑制因子进化枝3G(Serpina3g)ELISA试剂盒
人类似RIKEN cDNA A630077B13 基因 ELISA试剂盒
人类似RIKEN cDNA 3110050K21 基因 ELISA试剂盒
人类似RIKEN cDNA 2610307008 基因 ELISA试剂盒
人类似RIKEN cDNA 2010109K09 基因 ELISA试剂盒
人ras同源物基因家族成员b(RHOB)ELISA试剂盒
人假定蛋白LOC677340 ELISA试剂盒
人假定蛋白LOC433328 ELISA试剂盒
人髓样分化因子初次应答基因88(MYD88)ELISA试剂盒
人干扰素活化基因205(Ifi205)ELISA试剂盒
人组织相容性2-K1-K 区(H2-K1)ELISA试剂盒
人白细胞免疫球蛋白样受体亚家族B成员4(LILRB4)ELISA试剂盒
人C型凝集素结构域家族4成员E(CLEC4E)ELISA试剂盒
人假定蛋白LOC677168 ELISA试剂盒
人淋巴细胞抗原6复合物基因座A(Ly6a)ELISA试剂盒
人嗜酸性白血球相关之RNA水解酵素家族成员1(EAR1)ELISA试剂盒
人混合系列蛋白激酶样结构域(MLKL)ELISA试剂盒
人过氧化物酶体增殖激活物受体γ辅激活因子1α(PPARGC1)ELISA试剂盒
人类似cDNA顺序BC027382 ELISA试剂盒
人类似RIKEN cDNA 4931408D14 基因 ELISA试剂盒
人REST协阻抑因子3(RCOR3)ELISA试剂盒
人集蛋白亚家族成员11(COLEC11)ELISA试剂盒
人α1β糖蛋白(α1β-GP)ELISA试剂盒
人可溶性髓系细胞触发受体-1(sTREM-1)ELISA试剂盒
人肌抑素(MSTN)ELISA试剂盒
人黑素瘤衍生亮氨酸拉链额外核因子(MLZE)ELISA试剂盒
人二磷酸尿核苷葡糖醛酸基转移酶2家族肽B4(UGT2B4)ELISA试剂盒
人蛋白磷酸酶1调控/抑制因子亚基1A(PPP1R1A)ELISA试剂盒
人腺苷三磷酸结合盒转运体G2(ABCG2)ELISA试剂盒
人鸟苷酸解离抑制因子(GDI)ELISA试剂盒
人八聚体转录因子(OTF2B)ELISA试剂盒
人八聚体转录因子(OTF2A)ELISA试剂盒
人脱氧尿三磷酸(DUTP)ELISA试剂盒
人协同刺激分子受体(CMR)ELISA试剂盒
人肽聚糖(PG)ELISA试剂盒
人脂阿拉伯甘露聚糖(LAM)ELISA试剂盒
人甘露糖(MN)ELISA试剂盒
人甘露糖受体(MR)ELISA试剂盒
人未甲基化寡聚脱氧核苷酸(CpG-ODN)ELISA试剂盒
人甲酰甲硫氨酸(fMet)ELISA试剂盒
人ICE蛋白酶激活因子(IRAP)ELISA试剂盒
人非甲基化寡核苷酸(NON)ELISA试剂盒
人蛋白Z(Protein Z)ELISA试剂盒
人蛋白S(Protein S)ELISA试剂盒
人可溶性血管内皮细胞蛋白C受体(sEPCR)ELISA试剂盒
人CCAAT增强子结合蛋白ε(C/EBPε)ELISA试剂盒
人CCAAT增强子结合蛋白δ(C/EBPδ)ELISA试剂盒
人CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)ELISA试剂盒
人2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)ELISA试剂盒
人基膜聚糖/内腔蛋白(LUM)ELISA试剂盒
人Na+/H+交换体3(NHE3)ELISA试剂盒
人孤腓肽(OFQ/N)ELISA试剂盒
人基质裂解素(ST1)ELISA试剂盒
人基质裂解素(ST2)ELISA试剂盒
人基质裂解素(ST3)ELISA试剂盒
人脂氧素A4(LXA4)ELISA试剂盒
人蛋白酶3特异性抗中性粒细胞胞质抗体(PR3-ANCA)ELISA试剂盒
人β-促脂素(β-LPH)ELISA试剂盒
人脂磷壁酸(LTA)ELISA试剂盒
人乙胺碘呋酮(AD)ELISA试剂盒
人唾液酸(SA)ELISA试剂盒
人鞘磷脂(SM)ELISA试剂盒
人尿游离皮质醇(UFC)ELISA试剂盒
人硫酸软骨素(CS)ELISA试剂盒
人硫酸皮肤素(DS)ELISA试剂盒
人硫酸类肝素(HS)ELISA试剂盒
人硫酸角质素(KS)ELISA试剂盒
人抗酿酒酵母抗体(ASCA)ELISA试剂盒
人迟现抗原4(VLA4)ELISA试剂盒
人吖啶橙(AO)ELISA试剂盒
人甲胺喋呤(MTX)ELISA试剂盒
人对氨基苯甲酸(PABA)ELISA试剂盒
人苯丙氨酸(LPA)ELISA试剂盒
人免疫核糖核酸(Irna)ELISA试剂盒
人β萘酚(β-Nph)ELISA试剂盒
人β内酰胺酶抑制剂(BLI)ELISA试剂盒
人α半乳糖基抗体(Gal)ELISA试剂盒
人αN已酰氨基葡糖苷酶(αNAG)ELISA试剂盒
人α2纤溶酶抑制物(α2-PI)ELISA试剂盒
人烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)ELISA试剂盒
人钙粘蛋白相关的神经受体1(CNR-1)ELISA试剂盒
人毛细血管扩张性共济失调突变基因(ATM)ELISA试剂盒
人芳香烃受体(AhR)ELISA试剂盒
人特异性巨噬细胞武装因子(SMAF)ELISA试剂盒
人促有丝分裂因子(MF/MPF)ELISA试剂盒
人转录因子抗体-1(ATF-1)ELISA试剂盒
人抗鼠抗体(HAMA)ELISA试剂盒
人抗鼠抗体(HAMA)ELISA试剂盒
人钙离子通道抗体(VGCC)ELISA试剂盒
人溴脱氧核苷尿嘧啶(BrdU)ELISA试剂盒
人纤维母细胞表面抗原(FSP)ELISA试剂盒
人分泌性白细胞蛋白酶抑制因子(SLPI)ELISA试剂盒
人阿黑皮素原(POMC)ELISA试剂盒
人不对称二甲基精氨酸(ADMA)ELISA试剂盒
人血清素/血清胺(ST)ELISA试剂盒
人细胞毒素(CTX)ELISA试剂盒
人α突触核蛋白(α-SYN)ELISA试剂盒
人糖链抗原19-9(CA19-9)ELISA试剂盒
人水蛭素(HRD)ELISA试剂盒
人他克莫司(FK506)ELISA试剂盒
人上皮特异性抗原(ESA)ELISA试剂盒
人上皮膜抗原(EMA)ELISA试剂盒
人凝聚素(CLU)ELISA试剂盒
人OJ抗体/抗异亮氨酰tRNA合成酶抗体(OJ/IleRS)ELISA试剂盒
人抗着丝点抗体(ACA/CENP)ELISA试剂盒
人肌细胞生成素(MYOG)ELISA试剂盒
人A组链球菌菌壁多糖抗体(ASP)ELISA试剂盒
人活化蛋白C抵抗素(APCR)ELISA试剂盒
人N端外显肽(Ext-N)ELISA试剂盒
人分泌成分(SC)ELISA试剂盒
人二磷酸腺苷(ADP)ELISA试剂盒