你长大后想做什么?"似乎是每个孩子都会被问到的问题。一些早熟的人可能会回答"a医生，"或"a宇航员，但大多数人可能会微笑并耸耸肩。但事实上，在孩子还处于胚胎阶段时，在他们能够理解自己的人生道路这个问题或概念之前，他们自己的干细胞也在问自己同样的问题。干细胞是尚未选择特定命运的细胞，如神经元或白细胞。在某个时刻，每一个干细胞都会决定自己长大后会变成什么样子，而这些决定是任何生物体发展的关键时刻。
在阿尔伯特·比林斯·鲁多克的生物学和生物工程教授玛丽安·布朗纳的实验室里，研究人员把注意力集中在一种被称为神经嵴的特殊干细胞上。神经嵴位于生物体的头尾轴上。这些细胞有能力分化为心肌、部分面部骨骼和其他组织类型。现在，来自布朗纳实验室的一组研究人员利用鸡胚胎发现了一种名为Hmga1的基因如何帮助早期胚胎中神经嵴细胞的形成。
一篇描述这项研究的论文发表在《生活》杂志上。研究生Shashank Gandhi是这篇论文的第一作者。
发育中的胚胎中的每一个细胞都包含生物体整个基因组的副本——以遗传物质形式存在的大量信息。每个细胞内的基因组是构建和维持整个生物体功能的完整的指导手册。在这本说明书中有关于基因的章节，例如:"—如何成为神经元，"—所以你想成为肌肉
根据细胞的选择，它必须遵循特定的编程和进程。
蛋白质HMGA1(由HMGA1基因编码)帮助细胞启动这些过程，根据需要开启或关闭其他各种基因。在这项新的研究中，研究小组发现，HMGA1在胚胎发育的不同阶段扮演着两个独特的角色。
首先，研究小组发现HMGA1对于控制Pax7基因的表达是必要的，而Pax7基因在Bronner实验室之前已经表明，对于神经嵴细胞的形成是必要的;没有了这个基因，细胞就变成了中枢神经系统细胞。
神经嵴细胞形成后，需要能够从它们产生的身体中央线(称为神经管)迁移到胚胎的其他部位，如心脏和脸部。在这项新的研究中，研究小组发现，HMGA1还调节一种名为Wnt1的基因，该基因控制神经嵴细胞从神经管中正确分离并开始迁移的能力。
综上所述，这些发现表明HMGA1在干细胞中有双重作用:它协调神经嵴细胞的形成以及神经嵴迁移的开始。
有趣的是，虽然这项研究表明，Hmga1对于健康的胚胎发育是必要的，但该基因也分别与黑色素瘤和神经母细胞瘤等癌症有关。加利福尼亚理工学院贝克曼研究所主任Bronner说，许多在发育过程中被开启的基因在癌症中以一种异常的方式重新部署。我们已经看到，神经嵴细胞迁移的过程实际上与癌细胞转移的过程相似
当这些东西出了问题，你就会有出生缺陷，Bronner说。我发现如此令人着迷的是胚胎是一个自我组装的系统。研究像HMGA1这样的因素是令人兴奋的，因为这些因素在早期阶段的微小突变可能足以改变平衡，并在未来给成年人造成问题。这个系统很强大，可以自我纠正，胚胎还可以继续发育，但也许那个人更容易得黑色素瘤或其他类型的癌症。它很复杂，但那只是因为我们没有完全理解它。每一个小小的研究都有助于解开这个谜
":甘地说:“我发现这个特殊系统的惊人之处在于，胚胎已经进化出一种利用同一基因来完成两种不同功能的方式，这两种功能对神经嵴的发育都同样重要。”如果没有贝克曼研究所的单细胞分析和工程中心的技术和合作，我们的发现是不可能的
甘地指出，这篇论文最初是为加州理工学院本科生Krystyna Maruszko(也是加州理工学院女子排球队的队长)进行的一个夏季本科生研究奖学金(SURF)项目的一部分。"Krystyna开始这个项目的时候还是一名大一新生。她两次冲浪，甚至在学年期间在实验室努力工作，现在我们有一个美丽的科学故事来自这个项目，"，他说。"加州理工学院的冲浪项目是一个很棒的机会，我鼓励所有的本科生在他们在加州理工的时间里好好利用它
本文的题目是"染色质重塑Hmga1在神经嵴诱导和wnt依赖的迁移中的双峰函数。"除了甘地、Maruszko和Bronner，共同作者是高级博士后学者研究助理Erica Hutchins、研究技术员助理Jong Park和计算生物学助理教授Matthew Thomson。Bronner和Thomson都是加州理工学院天桥和Chrissy Chen神经科学研究所的附属教员。资金由美国国立卫生研究院和美国心脏协会提供。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://www.caltech.edu/about/news/how-stem-cells-choose-their-careers