哺乳动物造血干细胞的分裂方式与其他细胞并无二致

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《自然》：哺乳动物造血干细胞的分裂方式与其他细胞并无二致

2007年08月31日09:25 来源：科学网

生物学中有一种长期存在的认识：干细胞避免使用经典的细胞分裂方式，从而保持自身正确性，不断创造出健康的子细胞。不过，一项最新的研究却彻底颠覆了这种认识，哺乳动物造血干细胞的分裂方式与其他细胞并无二致，它们自身的染色体在子代中是随机分配的。相关论文8月29日在线发表于《自然》杂志。

　　干细胞能够源源不断地为各个组织补充新鲜细胞，从而保证机体的平稳运行。不过，在每一次的染色体复制过程中，干细胞都要冒着新染色体发生突变的风险。30多年来，科学家认为，干细胞一定是通过不对称分离染色体来避免变异发生，即新复制产生的染色体都用于构建子代细胞，而干细胞自身的染色体保持不变，稳定地作为正确的模板。这种理论也就是所谓的“不朽链假说”（immortal strand hypothesis）。

　　然而，这一理论并不牢靠。一些研究找到了支持该理论的证据，而还有一些针对果蝇和蠕虫的研究则表明，DNA确实是随机在亲代和子代间分配的，干细胞没有“刻意”保留。

　　为了弄清哺乳动物中的情况，美国密歇根大学的干细胞生物学家Sean Morrison和同事对造血干细胞进行了深入研究。最初10天，他们在小鼠的饮用水中加入5-溴2-脱氧尿嘧啶核苷（简称BrdU），它能选择性地掺入到处于细胞DNA合成期的单链DNA核苷酸序列中。随后，研究人员将饮用水换成清水，并在40天、70天和120天后分三批杀死并分析了一些小鼠。科学家认为，如果所有的BrdU都存在于干细胞中，那么就支持了“不朽链假说”；反之，BrdU分散开来则说明干细胞在复制过程中染色体是随机分配的。

　　事实表明，120天后，造血干细胞中的BrdU只剩下大约2%。进一步的实验也支持了这一结论。Morrison表示，“我们丝毫没有发现不对称染色体分离的证据。”

　　美国卡内基研究院的发育遗传学家Allan Spradling表示，“新的研究结果表明，至少在造血干细胞中，不对称分离理论是不成立的。这对相信该机制的人来说，是一个相当严重的打击。”（任霄鹏/编译）