综述:干细胞分裂模式的可塑性与严格性重探

《Biochemical Society Transactions》:Plasticity and stringency: rethinking stem cell division modes

【字体: 时间:2026年02月06日 来源:Biochemical Society Transactions 4.3

编辑推荐:

  这篇综述系统探讨了干细胞分裂模式(ACD/SCD)的动态调控及其在组织稳态中的生物学意义。文章通过比较不同模型(如果蝇生殖干细胞、哺乳动物HSCs等)揭示了ACD在维持克隆多样性、表观遗传不对称性和细胞器选择性遗传中的独特优势,同时强调了SCD和去分化现象为干细胞系统提供的可塑性。作者提出重新评估ACD的普遍性可能为延缓克隆扩增(如CH)提供新策略。

  
干细胞分裂模式的可塑性调控机制
干细胞通过不对称分裂(ACD)和对称分裂(SCD)两种模式维持组织稳态。ACD确保一个子细胞保留干细胞特性,另一个定向分化,而SCD通过群体水平的随机命运选择实现平衡。近年研究发现,干细胞可根据营养、损伤或衰老等环境信号动态切换分裂模式,例如肠道干细胞在营养波动时增加SCD比例,肌肉干细胞在反复损伤后偏向对称自我更新。
ACD的分子基础与生物学意义
ACD的经典机制包括细胞内源性调控(如果蝇神经母细胞中Par蛋白极性复合物引导Numb、Prospero等命运决定因子的不对称分配)和外源性生态位信号调控(如JAK-STAT、BMP通路通过纺锤体定向控制子细胞命运)。值得注意的是,ACD不仅限于命运决定,还涉及表观遗传信息(如组蛋白H3新旧链不对称遗传)、细胞器(线粒体、溶酶体、过氧化物酶体)及衰老相关物质(如蛋白质聚集体)的非随机分配,这些过程共同影响子细胞的代谢状态和长期功能。
ACD在基因组稳定性维护中的作用
rDNA(核糖体DNA)的拷贝数维持是ACD的另一重要功能。在果蝇雄性生殖干细胞中,rDNA通过不等位姐妹染色单体交换(USCE)实现扩增,且干细胞在ACD中优先继承高拷贝数的染色单体,从而避免rDNA丢失导致的"鲍勃表型"(bobbed phenotype)。此外,中心体不对称(如母中心体的长期保留)可能作为"不朽因子"的载体,影响干细胞命运的长期稳定性。
SCD与去分化的可塑性价值
SCD虽可能加速克隆扩增(如肠道隐窝通过中性漂变形成单克隆),但其灵活性使组织能快速响应损伤或代谢需求。去分化现象(如果蝇精原细胞重编程为生殖干细胞)进一步扩展了干细胞的补充途径,但其在稳态下的贡献率仍存争议。值得注意的是,克隆扩增的负面效应体现在年龄相关克隆性造血(CH)中,其中HSC克隆优势增生可能诱发血液恶性肿瘤。
未来展望
当前研究需整合高分辨率活体成像与单细胞谱系追踪技术,以精确量化不同生理状态下ACD/SCD的比例。解析分裂模式转换的分子开关(如代谢通路、表观遗传修饰),有望为延缓组织衰老、抑制病理性克隆扩增提供新靶点。同时,靶向调控去分化过程可能成为再生医学的新策略。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号