自噬是一种重要的细胞生理过程,其通过降解及再利用变旧或受损细胞器和蛋白质来维持细胞内环境平衡。最近的研究显示,在干细胞的维护和分化中也扮演着至关重要的角色。
干细胞具有自我更新和分化为多个细胞类型的能力,是各类器官和组织中的基础和支撑。毒素、氧化应激和其他环境刺激会导致细胞损伤和死亡,这些损伤和死亡会对干细胞的数量和质量产生不利影响。自噬能够清除因压力造成的无效或有害的细胞成分,并保护干细胞免受损伤。
动物模型表明,ATG基因(编码自噬相关分子)敲除后,干细胞含量显着减少,而通过增强自噬活性可以提高干细胞数量和维持其功能。在胚胎干细胞中,通过低氧(hypoxia)培养条件,或添加自噬诱导剂rapamycin,能够增加其自我更新的能力。自噬同样也能够降低γ射线诱导造成的DNA双链断裂(double stranded breaks, DSBs)并促进有丝分裂,从而降低轴突生成的过度,保护造血干细胞不致于产生缺陷。
自噬在干细胞分化中的作用较少被描述,但最近的研究表明,与细胞程序化死亡相似,自噬也可能在维持干细胞去分化状态方面发挥作用。
AG染色质转录调节因子在果蝇中发现是维护神经干细胞的命运决定,即保持未分化状态,富含自噬小体;但在神经元分化中,从未设法了解的AG转录因子会释放,引导同一个细胞的分化路线。第一个基因启动子中的ATG基因启动子元素有效地驱动着AG从未体现的发挥,并促进了自噬和/或去染色质与内质网的质网,从而促进干细胞分化为神经元的转变。可以想象,这些细胞形态学上的过程得到了分子机制的保障和增强,以便在分化中使其持续存在。
在癌症治疗中,自噬已被证明是一个重要的药物靶点,因为它在抵御细胞应激并实现生长调节中起着核心作用。癌细胞依赖于自噬来生存甚至在攻击时获得生存指标,因为它可以通过生产养料和特异性构建非标准生物物质来支持增殖,解决能源问题,并通过参与身体抵抗tK的细胞渗透确保未来的逸出。
因此,目前针对自噬的治疗尤其是同步自噬和其他药物治疗(QBT, ABL, 慢性髓性白血病),成为研究人员关注的热点方向。自噬和干细胞分化的研究,意义重大,并为未来在治疗癌症及其他疾病方面开辟了新的治疗思路。