JMT日本干细胞中心-衰老导致的干细胞癌变机制是什么？通过果蝇阐明(理化学研究所)

　　目录

　　1.干细胞并不是越多越好

　　2.衰老和干细胞和癌症

　　3.叶酸的作用

　　4.果蝇身上因衰老发生的事情

　　5. 无法轻易决定好坏

　　1. 干细胞并不是越多越好

　　在许多干细胞研究中，干细胞的自主增殖往往是关键。

　　通过干细胞增殖、制造出新的干细胞以不断保有干细胞，为了随时在需要的时候分化成需要的细胞，干细胞的增殖能力变得非常重要。

　　然而，干细胞并不是越多越好。

　　干细胞转化为分化细胞的能力，对生物的组织、器官的维持起着重要的作用。

　　然而，干细胞增殖必须在严格控制下进行。

　　如果干细胞无序增殖，会产生各种各样的不便，其中特别大的风险就是癌细胞化。

　　许多研究机构正在研究干细胞的增殖和癌细胞化。

　　这是因为干细胞的分化能力包含“分化为包括癌细胞在内的所有细胞的能力“。

　　特别是在消化道进行这项研究的情况越来越多。

　　消化道新陈代谢剧烈，频繁进行细胞替换。

　　因此，它是理想的干细胞组织维持和癌细胞化的研究对象，此外，因为可以对包括人类在内的非哺乳动物进行研究，所以使用不需要伦理程序的动物模型进行研究的话，研究就能顺利进行。

　　理化学研究所和关西学院大学的研究小组利用果蝇(Drosophila melanogaster)作为实验动物进行了研究，并发表了研究结果。

　　2.衰老和干细胞和癌症

　　随着衰老的加剧，原本由消化管控制的干细胞增殖，由于控制得过于宽松，有可能导致过度增殖。

　　这是导致消化道癌症的原因之一，从过度增殖的干细胞中出现癌细胞化的细胞，发展成疾病的癌症。

　　但是具体的机制还不清楚。

　　因此，理化学研究所和关西学院大学的研究小组调查了经常作为多细胞生物的模型动物在研究中使用的果蝇。

　　果蝇的消化道也和人类一样，肠道的干细胞随着衰老而过度增殖，从而导致个体死亡。

　　也就是说，“昆虫(果蝇)也会因为癌症而死”。

　　而且，癌症的原因是与人类一样的“衰老”。

　　果蝇中有一种基因型是“白色突变体”。

　　具有正常基因型的果蝇被分类为“野生型”，而白色基因或失去白色基因功能的个体被分类为“白色突变体”。

　　野生型和白色突变体可以在外观上立即区分。

　　野生型的眼睛是红色的，而白色突变体的眼睛变白了。

　　虽然有点复杂，但是“白色基因不起作用的话，眼睛就会变白”。

　　果蝇羽化后经过一个半月到两个月后，衰老迹象就会变得明显。

　　此时，由于衰老，野生型的肠道干细胞过度增殖。

　　另一方面，在白色突变体中没有发现过多的干细胞增殖。

　　这种差异是由什么样的机制产生的呢?

　　调查发现，野生型的肠道干细胞中蓄积着维生素B的一种——叶酸的代谢物，而白色突变体的这种代谢物不会蓄积在干细胞中。

　　也就是说，有没有叶酸的代谢物决定了干细胞是否过度增殖。

　　3.叶酸的作用

　　妇产科推荐孕妇从怀孕初期开始就将叶酸作为营养品来摄取。

　　根据诊所的不同，对于有意怀孕的女性，也有建议从怀孕前开始摄取的情况。

　　这是因为叶酸参与了红细胞合成、蛋白质合成、细胞增殖。

　　叶酸对胎儿的成长也是非常重要的物质，摄取叶酸可以降低神经管先天异常的发病风险。

　　另外，叶酸代谢物还控制DNA合成，与细胞增殖时所需的DNA复制密切相关。

　　因此，对胎儿的发育也很重要。

　　然而，如果是衰老果蝇的话，积累的叶酸代谢物并不一定有利于个体。

　　由于衰老的野生型增殖的肠道干细胞中积蓄的叶酸代谢物，会不断促进DNA的合成，因此干细胞会频繁地进行细胞分裂、细胞增殖，最终变成癌症。

　　我们还发现，在野生型中，白色基因的表达随着叶酸代谢物的积累而升高。

　　另一方面，在白色突变体的肠道干细胞中没有看到这种叶酸代谢物的积累。

　　结果表明，肠道干细胞癌细胞的生长受到抑制，个体的寿命比野生型长。

　　此外，叶酸代谢物具有促进DNA合成的效果，因此，如果向野生型注射DNA合成的药剂，就不会看到伴随衰老的肠干细胞癌细胞化。

　　4.果蝇身上因衰老而发生的事情

　　让我们总结一下衰老导致的果蝇消化道发生了什么。

　　随着果蝇的衰老，存在于消化道的肠道干细胞中白色基因的表达增加。

　　然后叶酸的代谢物积聚在干细胞中。

　　积累的叶酸代谢物促进干细胞的DNA合成。

　　其结果，肠道的干细胞不断进行细胞分裂，结果诱导了过度的细胞增殖。

　　在增殖的干细胞中，叶酸代谢物和白基因产物推动细胞癌变。

　　然而，细胞本身并不那么容易癌变，因为它具有抑制癌变的功能。

　　尽管如此，由于过度增殖而增加的干细胞中，也有少数会癌细胞化。

　　癌细胞本身具有很高的细胞增殖能力，所以最初即使是少数癌细胞，也会通过激烈的细胞分裂不断增加癌细胞。

　　结果，衰老的野生型果蝇消化道出现癌症，导致个体死亡。

　　从以前开始，人们就知道叶酸是细胞癌化所必需的物质，这项研究表明叶酸具有促进癌化的作用。

　　话虽如此，妇产科推荐的叶酸的摄取并不一定会马上提高癌变的风险。

　　我们以前就知道叶酸代谢途径与人类癌症有关，也知道孕妇叶酸不足阻碍正常妊娠。

　　5.无法轻易决定好坏

　　叶酸对正常怀孕很重要，对细胞的癌化也很重要，这两者都有科学的证明。

　　另外，干细胞在移植等情况下，能否实现细胞的自主增殖，这一点很重要，但另一方面，过度增殖也会导致癌变的风险上升。

　　物质、细胞等各种各样的东西，根据个体的不同，有往好的方向发挥作用的一面，也有往坏的方向发挥作用的一面。

　　这项研究中的干细胞在被正常控制的情况下也没有问题。

　　相反，对组织的维护是非常重要的。

　　但是，由于个体的衰老，各种各样的功能不能很好地发挥作用的话，会引起对个体不利的现象。

　　今后，关于消化道的衰老，将进行更深入的研究，包括叶酸代谢物的积累，并在未来获得有助于预防老年人肠道组织癌症的知识。