狹口鏈渦蟲幹細胞系統的研究

Abstract

渦蟲的高度再生能力源自於其體內特有的成體幹細胞，這些幹細胞不斷進行分裂，並能分化成渦蟲體內所有的細胞型，他們也是渦蟲體內唯一能分裂增生的細胞。在所有兩側對稱生物中，只有在無腔動物亞門和扁形動物門這兩個親緣關係遙遠的類群當中有發現這種成體幹細胞。目前並不清楚這兩群動物看起來非常相似的成體幹細胞是否同源，還是獨立演化的結果。在此我將藉由研究屬於扁形動物門基群的鏈渦蟲，來檢驗幹細胞演化的假說。首先，我描述鏈渦蟲的解剖構造，並發現鏈渦蟲是具有體腔的，與其他扁蟲所呈現的無體腔狀況有顯著不同。再來，我以原位雜合反應偵測鏈渦蟲piwi、vasa等基因表現的位置。在其他動物這些基因經常表現在生殖細胞及幹細胞等處於未分化狀態的細胞。鏈渦蟲有兩個piwi基因，兩者皆表現在體壁背部中線及其附近，鏈渦蟲的四個vasa基因則表現在中胚層及腸道壁組織。另外，我使用EdU標定以及磷酸化組蛋白3的免疫染色來標記具有分裂增生活動的細胞，結果顯示在已分化的表皮、體壁中胚層、腸道壁及腎管中均有細胞分裂的活動發生，相較之下，渦蟲的piwi和vasa主要表現在體幹細胞當中，而且這些表現piwi和vasa的幹細胞也是渦蟲體內唯一能進行細胞分裂的細胞型。因此，鏈渦蟲和渦蟲的幹細胞系統並不相似。在鏈渦蟲再生的過程中，piwi1的表現範圍擴大到中胚層及腸道，這很可能代表鏈渦蟲再生的過程中可能有進行去分化。上述結果顯示鏈渦蟲體內的幹細胞系統和其他扁形動物門的物種相異，卻和外群的紐形動物門和環節動物門相似。這樣的結果比較傾向支持無腔動物門和扁形動物門的成體幹細胞系統是比較偏向獨立演化而來。