细胞分裂方式的评估及应用研究进展

刘鸿淼,王威*

四川师范大学 四川成都 610101

摘要：本文例举了细胞对称或不对称分裂的评估方法及细胞分裂方式的应用研究进展，以期为中学细胞分裂相关教学和细胞分裂相关研究提供部分参考。

关键词：细胞分裂；研究进展

1 细胞分裂方式的评估

Numb蛋白的分布情况可作为辨别许多细胞对称/不对称分裂的标志。杨鑫等人利用免疫荧光技术查看Numb蛋白在小鼠分裂期细胞中的分布状态，以探查Numb蛋白和中心体的关系。结果表示可利用CD48表达来评估造血干细胞的分裂方式[1]。相比于传统的Numb蛋白染色方法，此法优势在于能用于活细胞，其对细胞培养、移植等研究工作的意义不言而喻。

已知造血干细胞（HSC）和造血祖细胞（HPCs）可以不对称地分裂，但是由于缺乏不对称分离的标记分子，此现象仍缺乏明确的实验证明。Beckmann等人确定了4种蛋白质（CD53，CD62L / L-选择素，CD63 / lamp-3和CD71 / 转铁蛋白受体），它们在约20%的原始人类造血细胞中差异分离，这些细胞在无基质培养物中分裂。因此，他们首次表明HSC、HPC具有不对称划分的能力。值得注意的是，这些蛋白质与替代干细胞标志物CD133相结合，还有助于区分更原始的人类培养的HSC、HPC。

Nteliopoulos等人研究了如何通过确定细胞分裂的平面和子细胞之间蛋白质的潜在分布来评估有丝分裂CD34细胞中细胞分裂的对称性/不对称性[2]。有丝分裂纺锤体的方向取决于中心体的定位，这决定了细胞分裂的平面和蛋白质的共享。如果不平等共享蛋白质的功能与细胞分裂的动力学有关，它们可以确定子细胞是否经历自我更新或分化。Nteliopoulos等人使用Notch/Numb作为模型系统，通过CFSE染色监测了第一个关键分化，他们发现活化的Notch和Numb表达之间存在负相关，这表明了两者相互调节。他们认为表达活化Notch或Numb的亚群具有不同的细胞命运，为了确定Notch信号传导对祖细胞自我更新的影响，他们使用γ分泌酶抑制剂DAPT，DAPT通过影响对称更新分裂的频率而不影响分裂率来影响自我更新/分化结果。总之，他们的研究就是建立一个细胞系统，用于预测造血祖细胞分裂在中心体和蛋白质分布水平上的对称性/不对称性，并研究这些蛋白质对祖细胞动力学的影响。

2 细胞分裂方式的应用

就细胞分裂方式的应用而言，研究者们大多将其应用于生物学研究、医学研究、癌症治疗等领域。

陈曦等人发现Notch通路参与调控成年小鼠c-kit+视网膜前体细胞分裂和分化修复NMDA视网膜损伤，为细胞分裂在医疗修复方面的应用提供了参考；许峰等人在探讨Let-7在食管癌干细胞分离模式调控中的作用时发现Let-7促进食管癌干细胞的不对称分裂，导致干细胞的更新抑制，即Let-7过表达可阻断自身更新的Wnt激活，辅助治疗的Let-7致敏通过Wnt信号抑制实现，这为食管癌的检测和靶向治疗铺平了道路；李正等人通过观察白血病细胞系K562细胞中Numb的表达变化及不对称分裂规律的变化，得知白血病细胞大多是通过对称分裂以维持白血病细胞的稳定，这项发现为白血病的治愈拓宽了理论基础；孔亮盛等人利用小鼠Lewis肺癌细胞成功建立非对称分裂细胞系，同时对其干性特征进行初步鉴定，这无疑为探究非对称分裂在癌症生物学中的具体作用打下了基础[3]；赵晓丽团队通过实验证明锶可以造成Par复合物不对称分布以使干细胞不对称分裂，最终促进骨再生，该机制的证明有效地促进了调节骨生成稳态生物材料的相关应用[4]。

MiR-31-5p在结直肠癌中高度表达，对细胞增殖、细胞周期、迁移、侵袭和凋亡至关重要。洪鹏等人采用qRT-PCR分析了miR-31-5p和Numb在结直肠癌组织中的相对表达，发现miR-31-5p正是利用靶向结直肠癌细胞中的Numb来刺激细胞生长、迁移和侵袭，这无疑为结直肠癌的治疗提供了分子层面的思路。

目前恶性胶质瘤治疗效果不佳可能归因于胶质瘤干细胞（GSC）。王瑞芝在研究全反式维甲酸（ATRA）对从来源不明的胶质母细胞瘤细胞系中分离出的GSCs的分裂模式的影响时发现Numb蛋白在分裂过程中对称地分离成两个子细胞且ATRA治疗增加了GSC的不对称细胞分裂，表明ATRA诱导的细胞系中GSCs的不对称分裂具有治疗效果，这项发现使得恶性胶质瘤的治疗效果更进一步。

3小结

不断探索细胞分裂方式对人类社会具有重要意义，其在生物学研究、医学研究、癌症治疗等领域的广泛应用就是最好的例证。中学生物学教师应广泛了解相关研究，加大知识储备，以便随时解答学生的疑问，培养学生对生物研究的兴趣。

参考文献

[1] 杨鑫,张宇,彭路芸,庞雅坤,董芳,纪庆,许静,程涛,袁卫平,高瀛岱.CD48表达可作为区分造血干细胞分裂方式的活性标志[J].中国实验血液学杂志,2014,22(03):573-579.

[2] Nteliopoulos G, Gordon MY. Protein Segregation Between piding Hematopoietic Progenitor Cells in the Determination of the Symmetry/Asymmetry of Cell pision. Stem cells and development. 2012;21(14):2565-80.

[3] 孔亮盛,刘永利,孙志卫,王健宇,邢若曦.小鼠Lewis肺癌细胞非对称分裂细胞系的建立及其干性特征[J].基础医学与临床,2018,38(03):317-323.

[4] 赵晓丽团队在锶离子诱导干细胞不对称分裂促进骨再生的研究取得进展[J].集成技术,2021,10(02):124.

作者信息

刘鸿淼(1997年-)，女，汉族，四川乐山人，四川师范大学生命科学学院学科教学（生物）专业教育硕士，研究方向：生物学教育教学理论与实践。

*通讯作者：王威，教育学博士，四川师范大学教授，硕士生导师，教师教育学院副院长，研究方向：课程与教学论。