揭示干細胞自我更新的zui小工具箱

結合計算機科學算法和生物學數據，研究人員構建出了培養物中小鼠胚胎干細胞(ESCs)自我更新所必需的zui少數量的因子模型。盡管科學家們很早就知道一組轉錄因子是干細胞維持的必要條件，那么到底哪些是至關重要的因子？它們之間可能存在的大量相互作用使得這一問題變得極為復雜，僅憑實驗室的研究工作無法做出解答。

來自上海雙博生物科技有限公司的研究人員，將參與干細胞自我更新的20個關鍵轉錄因子的實驗數據整合到了一起。表明了12個轉錄因子組成的相互作用網絡有可能是維持小鼠ESC狀態的所有必需條件。

系統生物學研究者說：“結果表明，自我更新基因網絡很簡單。很早以前我們就知道的信息處理網絡應該是平均每個基因兩種。研究結果與這一普遍原理接近，是引人注目的。”

一開始對來源于囊胚的穩定、純系小鼠培養ESCs細胞群展開了研究。微軟研究團隊構建出的軟件生成了數以億計有可能解釋干細胞自我更新的模型。其中大多數的模型遭到了實驗數據挑戰，被證實無效。在這些實驗操作中，檢測了23種不同細胞培養條件下（所有的都維持了多能性）ESCs的基因表達。

剩余的模型都包含了12個轉錄因子組成的核心網絡，其中包括Sox2和Oct4，其揭示出通過16種相互作用來調控自我更新的機制。

研究小組隨后用zui小的模型預測了，抑制一種特異的轉錄因子是否能夠維持干細胞狀態或是會促進分化。研究人員在實驗室測試了37種模型預測，其中26種正確。

一個僅基于基因表達數據的網絡可以相對準確地預測多種遺傳互作的效應，利用其它的實驗或納入蛋白質互作數據可進一步提高準確性。

目前尚不清楚引起小鼠和人類ESCs分化的確切機制。但他認為其研究小組的研究共組有可能提供幫助：“我們認為我們現在獲得了很好的起點，可以開始去解答這一問題。”

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