干细胞“挨饿”的奇特效果

     研究人员们专注于干细胞中谷氨酰胺的作用，因为这种氨基酸已知可作为碳的一种主要来源，在癌细胞中用来生产细胞构建模块，它们像干细胞一样，也迅速增长。他们跟踪了谷氨酰胺在人类胚胎干细胞中的路径，并发现它们集中在细胞的线粒体中。人们通常认为，线粒体仅仅是细胞的能量发电机。但是它们也可以生产细胞成长所需要的重要分子。

     在未分化的人类胚胎干细胞中，谷氨酰胺的代谢速度非常快。研究人员发现，当细胞分化成各种成熟的细胞类型时，如形成血管内壁的内皮细胞，谷氨酰胺的代谢就急剧下降。我们想仔细探究，是什么分子程序将谷氨酰胺代谢下降与干细胞分化之间关联起来。

     当研究人员在实验室里有选择地抑制人类胚胎干细胞中的谷氨酰胺时，他们注意到，一个称为OCT4的调控分子的水平明显下降，细胞开始分化。OCT4是激活某些基因的一个转录因子——这些基因可使细胞保持在一种多能性状态，并沉默阻止干细胞分化和成熟的基因。

     谷氨酰胺抑制也伴随着细胞内活性氧水平的升高，如果活性氧的水平过高就可能破坏细胞结构。事实证明，OCT4尤其容易受到活性氧退化的损害。随着谷氨酰胺代谢下降，活性氧水平上升，OCT4分解，并不再能够保持细胞多能性状态。细胞开始表达允许其长成为特定细胞类型的基因。谷氨酰胺继续使用OCT4，当你让谷氨酰胺的细胞挨饿时，你调低了这个OCT4开关，这样细胞就可以成熟。同样重要的是要注意，活性氧作为一个信号，可允许干细胞分化。某种程度的氧化剂或活性氧，可能是干细胞成熟所必需的。

      这项研究提出了一种用于组织工程的技术。他说：“当研究人员想用干细胞生产成熟细胞时，他们传统上使用生长因子和其他化学物质的混合物（已知可产生特定的细胞）。我们想知道，如果我们向用来从人类胚胎干细胞生产内皮细胞的混合物中，添加谷氨酰胺抑制剂，会发生什么情况呢？ 他们发现，相比较单独使用生长因子，通过抑制谷氨酰胺，生产出了两倍的内皮细胞。成熟细胞有更高的质量。谷氨酰胺抑制的内皮细胞，能更好地在三维支架中组织成血管。