JMT日本干細胞渦蟲干細胞全身都是干細胞的渦蟲的機制是指
打開鳳凰新聞，查看更多高清圖片本篇文章概述
·渦蟲的所有細胞中有10％是干細胞
·渦蟲干細胞是可以分化為所有細胞的“全能干細胞”
渦蟲是一種體長約為1至3厘米的生物，為了獲取再生醫學實際應用的線索正在利用它進行研究。
在本文中，將解釋干細胞研究中必不可少的渦蟲的機制。
目錄
1.渦蟲的再生能力
2.渦蟲全身都有干細胞
3.從渦蟲中分離出干細胞
4.干細胞的分子機制
1.渦蟲的再生能力
被稱為渦蟲的生物以其“再生能力”而聞名，將其切成兩半后，被切開的身體會再生為兩個個體。許多人可能都記得它，因為它出現在初中科學教科書中。自1900年以來，這種渦蟲的再生已得到確認，迄今已進行了100多年的研究。
渦蟲，也稱為Turbellaria，生活在淡水，海水和潮濕地方的土地中。屬于扁形動物，渦蟲是渦蟲綱所屬以外的扁形動物，并且大部分是寄生蟲，例如絳蟲和闊節裂頭絳蟲等。
這一類的動物多種多樣，有些地方的分類和名稱并不明確。在日本，被稱為渦蟲的又被分為了渦蟲目、渦蟲亞目、三角渦蟲科。
這種渦蟲的再生能力非常強，如果將身體切成三部分，則頭部到腹部、腹部到底部，尾巴到頭部以及中間片段到頭部和尾巴都將被再生。換句話說，不僅身體再生，而且可以按照身體的方向正確再生。該方向稱為“極性”，但是正確再現該極性的機制仍不清楚，目前正在研究中。
即使制成了100個以上的片段，雖然再生速度有所不同，但是有報告說所有的片段都可以再生。但是，它不能從咽部或眼睛周圍再生。另外，在嘗試切割時，如果渦蟲不處于斷食狀態，則自己體內的消化液就會把身體分解掉。
渦蟲具有很強的適應環境的能力，例如無性繁殖（它會像細胞分裂一樣由一個生成兩個）和有性繁殖（根據周圍的環境而使用精子和卵）。
2.渦蟲全身都有干細胞
用高倍率的顯微鏡觀察渦蟲的話，就會發現它全身分布著核大、細胞質小的細胞。這個“核大，細胞質小（細胞體積中核占的比例大）”的細胞是未分化的細胞，也就是干細胞的可能性高的細胞形態特征。
如果放射線照射到渦蟲上，這個擁有大核的細胞就會消失。這也是未分化細胞的特征。分化后的細胞會抑制增殖能力，或者消失，起到各個細胞的作用。另一方面，一般未分化的細胞增殖能力很高，不斷地進行細胞分裂增殖細胞。
細胞分裂的時候，需要DNA的復制。放射線照射到那個細胞的話，DNA上會發生變異，誘導細胞死亡。因此，干細胞等未分化細胞對放射線具有較弱的性質。
這個未分化的細胞估計就是干細胞，因為全身都分布有干細胞存在，所以可以預想到渦蟲不管怎么被切斷都會再生，但是如果是100多個碎片也會再生的話，全身就需要相當數量的干細胞。并且，因為是完全身體再生，可以預想到渦蟲具有的干細胞是無論什么細胞都能分化的全能性干細胞。
3.從渦蟲中分離出干細胞
日本京都大學的研究小組試圖分離渦蟲干細胞。使用細胞排序技術將干細胞分離，通過X射線的照射確認這是干細胞，調查了細胞數后發現，渦蟲全部細胞中有10%是干細胞。
進一步分析的話，證實了渦蟲干細胞有2種，存在著大量細胞分裂的干細胞和不進行細胞分裂的靜止期的干細胞，也就是冬眠狀態的干細胞。而且這兩種類型的干細胞分布傾向不同，冬眠狀態的干細胞在表皮一側，其內側存在著進行大量細胞分裂的干細胞。
關于為什么存在這兩個干細胞，已經提出了假說。靜止期的干細胞，有管理者的作用，只在必要的時候進行分裂。復制生成的細胞大量進行細胞分裂，以提供干細胞的假設為基礎，現在正在進行研究。
但是，靜止期的干細胞如果被給予信號的話，有可能開始細胞分裂。因此，研究小組預測，渦蟲體內存在著將干細胞從周圍環境中分隔開、維持靜止期的微小環境（壁龕）。這是一種機制，只有在必要的時候才能拆除隔離壁，管理細胞復制生成干細胞，供給必要的干細胞。
而且，我們還知道，渦蟲的干細胞有細胞增殖的干細胞和處于靜止期的干細胞兩種，piwi這個基因的出現是必要的。細胞分裂中性格迥異的兩種細胞，如果沒有piwi基因的發現，就不能維持干細胞的性質。
4.干細胞的分子機制
Piwi基因最初在果蠅生殖細胞中發現，是維持生殖細胞性狀的重要基因。真核生物（包括人和果蠅）的基因組中存在一種稱為轉錄調控子的基因發揮重要作用。因為只有分化的細胞的種類也存在這個轉印調節因子群的調節模式的種類，DNA上稍微的變異也會產生很大的影響。
該轉錄調控子在生殖細胞中的自由運動增加了遺傳信息無法準確地傳遞給后代的可能性。Piwi已被證明可以通過抑制轉錄調控子的表達來保護生殖細胞DNA免受轉錄調控子基因突變的影響。
有了這種理論，可以理解為Piwi對干細胞也很重要。干細胞可以分化為多種細胞，并同時充當主數據，就像渦蟲靜態干細胞一樣。當轉錄調控子引起干細胞DNA突變時，干細胞可能無法正確分化。為了避免這種情況，認為piwi也在干細胞中表達，其功能抑制轉錄調控子引起的DNA突變，并以正確的序列保持DNA。
當在DNA上引入突變時，攜帶突變的DNA細胞可能會因細胞死亡而從活體中移出。這是因為凋亡系統中包含的DNA檢查功能發揮作用。但是，被該檢查功能忽略的突變有細胞分裂或增殖的風險。因此，除了DNA檢查功能外，細胞還具有抑制引起DNA突變的機制的系統。
可以分化成所有細胞的“全能干細胞”，例如渦蟲干細胞，必須具有分化成所有細胞的能力。當分化成每個細胞時，調節基因表達的“轉錄調節子”的功能很重要。由于僅針對分化的細胞類型，該轉錄調節基團具有不同類型的調節模式，因此即使DNA中的微小突變也具有很大的作用。
已有100多年的研究解釋了渦蟲再生，揭示了復雜基因轉錄調控機制如何正確發揮作用，準確表達目的基因以及合成所需蛋白質的干細胞機制的一部分。對例如人類和小鼠等非哺乳動物以外的生物，以及諸如渦蟲和果蠅之類的生物的研究仍在積極進行中，因為可以從各個角度進行研究，往往可以找到可應用于人類的研究結果。由于干細胞存在于許多動物中，因此已經在廣大的動物（如浮游動物到人類）中對它們進行了研究。
