信息RNA可以通过隧道状结构在不同类型的干细胞之间移动，新研究揭示了这一点。通过研究小鼠和人类干细胞之间的相互作用，他们发现这种RNA转移可以将人类细胞重新编程为早期发育状态。这个开创性的发现不仅揭示了一种尚未被深入探讨的细胞通信方式，而且还提出了在再生医学中不使用人工基因改造或外部化学物质的有前景的应用。
细胞之间的通信在所有形式和阶段的生命中都是至关重要的，并且许多通信机制已经得到了很好的研究。然而，在过去几年中，科学家发现越来越多的证据表明，承载遗传信息和调节基因表达的RNA也参与了细胞间的通信。
信息RNA（mRNA）传递的一个方式是通过细胞外囊泡。细胞分泌含有生物分子的、尺寸较小的膜囊泡，其中包含RNA，这些囊泡被周围的细胞摄取。另一种理解较少的mRNA转移机制涉及在细胞接触时形成的管状结构。然而，关于这种类型mRNA运动的报道非常少，这种类型的通信在干细胞中的生物学意义仍然大多是个谜。
在这样的背景下，由日本东京科学研究所的高部崇典教授领导的研究团队调查了不同类型的干细胞之间的mRNA转移机制和作用。他们的发现于2025年1月22日发表在《国家科学院院刊》上，卷122，期4。
为了更容易检测mRNA从一个细胞转移到另一个细胞的过程，研究人员采用了共培养实验系统。简单来说，他们将小鼠胚胎干细胞（mESCs）与人类激活的多能干细胞（hPSCs）一起培养。“当我们开始这个共培养以实现不同目的时，我们几乎是偶然发现了这一意外的mRNA转移现象，因为我们能够根据小鼠和人类之间遗传序列的差异来区分内源性表达基因和侧向转移的mRNA，”高部解释道。
使用该实验系统，再结合RNA成像分析和小鼠特异性基因表达分析，团队揭示了mESCs中的mRNA在共培养期间转移到了hPSCs中。对这种转移的mRNA的深入分析揭示了编码与转录、翻译和应激反应相关的分子的mRNA是从小鼠细胞转移到人类细胞的。他们还证明了这种mRNA转移是通过小鼠和人类细胞之间形成的隧道状膜延伸结构，即“隧道纳米管”。
接下来，研究人员调查了这种转移的mRNA对接收细胞的生物学影响。值得注意的是，他们发现激活的hPSCs可以被恢复到所谓的“天真”状态。换句话说，这些人类细胞回到了它们分化过程中的早期胚胎阶段。这表明，不同哺乳动物干细胞之间移动的mRNA具有生物学意义的影响，超越了简单的移动，涉及到细胞命运的转变。团队还确定了参与这一过程的几个关键转录因子，它们在维持多能状态中具有重要功能。
综合来看，这项研究的结果阐明了细胞间mRNA转移的重要性。第一作者米山说：“这项研究提供了对细胞间通信新机制的见解，展示了细胞群体如何与周围环境协调和共存，从而推动我们对生物现象的理解。”高部总结道：“我们希望我们的发现能为开发不依赖于人工基因引入或化合物的新细胞命运控制技术贡献力量。”这样的技术可能会导致在再生医学和新药方面的新治疗策略。
进一步的努力将是必要的，以充分掌握细胞之间通信的复杂性，高部的团队已经期待继续追求这一令人兴奋的研究方向。
