跳动的心脏是一种复杂的器官，可以将血液泵送到动物和人类的身体周围，这与实验室中的培养皿并不完全相关。但这在未来可能会改变，并可能挽救自身器官衰竭的人的生命。现在的研究离这一目标又近了一步。

科学家了解干细胞网络的外观及其来源

要设计人造器官，您首先必须了解干细胞和支配其显着特性的遗传指令。诺和诺德基金会干细胞医学中心(reNEW)的JoshuaMarkBrickman教授揭示了一个主基因的进化起源，该基因作用于指导干细胞的基因网络。

“干细胞研究的第一步是了解支持所谓的多能干细胞的基因调控网络。了解它们的功能如何在进化中得到完善有助于提供有关如何构建更好的干细胞的知识，”JoshuaMarkBrickman说。

多能干细胞是可以发育成所有其他细胞的干细胞;例如，心脏细胞。如果我们了解多能干细胞如何发育成心脏，那么我们离在实验室中复制这一过程又近了一步。

“活化石”是理解干细胞的关键

干细胞的多能特性——意味着细胞可以发育成任何其他细胞——传统上与哺乳动物有关。

现在，布里克曼和他的同事们发现，控制干细胞和支持多能性的主基因也存在于一种叫做腔棘鱼的鱼中。在人类和小鼠中，这个基因被称为OCT4，研究人员发现腔棘鱼版本可以取代小鼠干细胞中的哺乳动物基因。

腔棘鱼除了与哺乳动物不同纲之外，还被称为“活化石”，大约在4亿年前它就发展成了今天的样子。它的鳍状如四肢，因此被认为类似于第一批从海里迁徙到陆地上的动物。

“可以说，通过研究它的细胞，你可以回到进化过程中，”助理教授MollyLowndes解释道。

助理教授WoranopSukparangsi继续说：“干细胞中控制基因网络的核心因素是在腔棘鱼中发现的。这表明该网络在进化早期就已经存在，可能早在4亿年前就存在了。”

通过研究其他物种的网络，例如这条鱼，研究人员可以提炼出支持干细胞的基本概念是什么。

“在进化中倒退的美妙之处在于生物体变得更简单。例如，它们只有一些必需基因的一个拷贝，而不是许多版本。这样，你就可以开始分离对干细胞真正重要的东西并使用它改善在培养皿中培养干细胞的方式，”博士说。学生埃琳娜摩根蒂。

鲨鱼、老鼠和袋鼠

除了研究人员发现干细胞周围的网络比以前认为的要古老得多，并且在古老的物种中发现，他们还了解了进化究竟是如何修改基因网络以支持多能干细胞的。

研究人员研究了40多种动物的干细胞基因，包括鲨鱼、老鼠和袋鼠。选择这些动物是为了提供进化中主要分支点的良好样本。

研究人员使用人工智能构建了不同OCT4蛋白的三维模型。研究人员可以看到蛋白质的一般结构在整个进化过程中得以保持。虽然这些已知对干细胞很重要的蛋白质区域没有改变，但这些蛋白质明显无关区域的物种特异性差异改变了它们的方向，可能影响它支持多能性的程度。

“这是关于进化的一个非常令人兴奋的发现，在新技术出现之前这是不可能的。你可以把它看作是进化的巧妙思考，‘我们不修补汽车的引擎，但我们可以移动引擎并改进传动系统，看看它是否能让汽车跑得更快，”布里克曼说。

该论文发表在《自然通讯》杂志上。

该研究是一个跨越澳大利亚、日本和欧洲的合作项目，与法国Banyuls-sur-Mer海洋观测站的SylvieMazan小组和诺和诺德大学蛋白质研究基金会中心的GuillermoMontoya教授小组建立了重要的战略伙伴关系哥本哈根。