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?教育線上/港大復(fù)活7億年前基因 培育干細(xì)胞

日期 : 2025-05-11 22:17:59

  圖:港大研究團隊利用“SOX”因子重建其基因序列,?教基因并復(fù)原七億年前關(guān)鍵蛋白Ur-SOX的育線原始形態(tài)。

  香港大學(xué)李嘉誠醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)學(xué)院的上港研究團隊,與倫敦瑪麗皇后大學(xué)和德國馬克斯普朗克陸地微生物學(xué)研究所合作,大復(fù)追溯超過7億年基因進(jìn)化史,活億揭示干細(xì)胞關(guān)鍵基因的年前古老起源。研究團隊發(fā)現(xiàn)利用“SOX”因子可以重建其基因序列,培育并復(fù)原7億年前關(guān)鍵蛋白Ur-SOX的干細(xì)原始形態(tài),甚至可將小鼠的?教基因體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞,而這種獨特的育線細(xì)胞類型僅存在于多細(xì)胞動物中。

  這項突破性發(fā)現(xiàn)顛覆學(xué)者長期以來以為只有動物基因才具備這種特殊能力的上港認(rèn)知,為再生醫(yī)學(xué)和疾病研究當(dāng)中的大復(fù)蛋白質(zhì)設(shè)計開辟新道路。\大公報記者 郭如佳

  研究團隊與演化生物學(xué)和生物化學(xué)專家合作,活億利用SOX及POU因子研究一種名為領(lǐng)鞭毛蟲的年前微型水生生物,SOX的培育一組成功重建領(lǐng)鞭毛蟲的基因序列。此外,研究團隊更運用“分子時光機”技術(shù),復(fù)原7億年前關(guān)鍵蛋白Ur-SOX的原始形態(tài)。

  更精確研究病理機制

  實驗顯示,Ur-SOX蛋白在實驗中效果依然,而這種古老蛋白質(zhì)與哺乳動物(如小鼠)體內(nèi)的SOX蛋白功能相似,能夠?qū)⑵胀?xì)胞轉(zhuǎn)化為具有發(fā)育成任何體細(xì)胞潛力的多能干細(xì)胞,證明這種細(xì)胞的編程能力在復(fù)雜動物出現(xiàn)前早已存在。當(dāng)團隊使用古代領(lǐng)鞭毛蟲的SOX蛋白培育干細(xì)胞并植入小鼠體內(nèi)后,這些細(xì)胞成功生出健康的小鼠組織。

? 雖然另一組POU因子未展現(xiàn)同等功能,但其在原始生命中的存在,代表數(shù)百萬年的進(jìn)化過程亦逐步完善此基因?qū)Ω杉?xì)胞發(fā)育的支持作用。

  由于古代SOX蛋白仍保存誘導(dǎo)多能性的能力,可成為一個充滿潛力的進(jìn)化“工具包”。科學(xué)家可利用這些古代蛋白質(zhì)──或透過人工智能設(shè)計的變體──開發(fā)更安全、更有效率的細(xì)胞轉(zhuǎn)化方法,如透過模擬進(jìn)化機制逐步優(yōu)化蛋白質(zhì)設(shè)計。這類客製化蛋白質(zhì)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,可高效將普通細(xì)胞轉(zhuǎn)化為用于治療疾病的干細(xì)胞。

  另外,這項突破亦推動更精準(zhǔn)的疾病模型系統(tǒng):透過培育干細(xì)胞并引導(dǎo)其分化為成熟功能細(xì)胞,科學(xué)家可更精確地研究病理機制并測試藥物。

  開啟跨時空科技結(jié)合

  港大醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)學(xué)院副教授Ralf Jauch解釋,Ur-SOX是一種已經(jīng)適應(yīng)、隨時可用的分子工具。從研究見到來自單細(xì)胞原生生物(包括重建的祖先Ur-SOX蛋白)的分子工具可重新編程小鼠細(xì)胞為多能干細(xì)胞,印證大自然擁有不斷啟迪創(chuàng)新的能力。

  除疾病模型系統(tǒng)外,研究團隊計劃將工程化蛋白質(zhì)用于細(xì)胞編程,以協(xié)助瀕危物種保育(如實驗室培育配子)、生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的再生醫(yī)學(xué)干細(xì)胞等。這項研究將深邃的演化歷史與應(yīng)對醫(yī)學(xué)、對抗衰老及相關(guān)健康問題,以至生態(tài)挑戰(zhàn)的前沿方案緊密相連,開啟跨時空的科技結(jié)合。

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