从视网膜的感光锥体到心脏的抽血肌再到肾脏的废物过滤单元，人体由数百种精巧的细胞组成，这些细胞可以精确地完成其工作。

但是，这种复杂性掩盖了一个事实，即数万亿个高度专门化的单元中的每个单元都是从一个原始单元开始的。

这些原始的，未分化的细胞如何选择其最终命运?这个问题已经使生物学家迷恋了几个世纪。

如今，来自哈佛医学院，卡罗林斯卡研究所和维也纳医科大学等机构的科学家发现了有关细胞分子逻辑的新线索，这些线索为人们的命运提供了信息。

这项发现于6月7日在《科学》杂志上发表，并基于对小鼠神经c组织的研究，表明细胞在成年过程中面临多种竞争选择，并执行一系列二元决策直至到达最终目的地。

哈佛大学医学院布拉瓦特尼克研究所生物医学信息学副教授，共同高级研究员彼得·哈奇琴科说：“祖细胞可以变成任何东西，但是如何实现这一选择呢?”

“我们的研究代表了试图定义细胞选择背后的分子逻辑的尝试。我们相信我们的发现可以帮助我们了解细胞如何适应特定的命运，以及细胞分化过程中可能出什么问题。”

研究表明，神经rest细胞的决定发生在三个阶段：激活竞争性遗传程序以争夺细胞的注意力，逐渐偏向这些程序之一以及细胞的最终承诺。

研究人员警告说，在这一点上，他们的发现仅与神经rest细胞有关，但是可以探索相同的方法来理解其他组织中的细胞分化。他们补充说，尚不清楚其他组织，器官和生物体是否遵循类似的细胞分化机制。

研究人员说，除了阐明生物学中的一个基本问题外，这项研究结果还有助于阐明干细胞中发生了“错误的转弯”并变成恶性肿瘤的原因，或者有助于为培养人工神经组织的新技术提供医学信息。

“我们希望我们的发现可以为神经c细胞的多样性提供一个新的窗口，并有助于解释引起颅面，心脏和感觉组织发育的细胞的正常发育，以及由此导致的某些病理性“ de回”现象。研究的共同作者，Karolinska研究所和维也纳医科大学的高级研究员Igor Adameyko说。

阿达米科说：“这些见解不仅对于理解细胞分化的基本生物学至关重要，而且可能对今后的治疗策略提供参考。”

细胞的困境

研究人员追踪了小鼠神经c组织中原始细胞的轨迹，这些原始细胞是由外胚层(胚胎发育过程中形成的主要生殖细胞层之一)产生的细胞集合。这些祖细胞产生各种细胞，包括大脑，脊髓和身体其他部位的不同神经细胞，产生色素的细胞以及构成头骨和面部的骨骼，软骨和平滑肌细胞。

为了追溯这些原始细胞进入不同专业领域的决策，研究人员使用了单细胞测序技术，该技术可让人们一次观察单个细胞的遗传变化。研究人员以决策树的形式绘制了细胞的轨迹，并在道路上用了一系列的叉子。

为了确定细胞决定的顺序及其对特定命运的承诺，科学家追踪了单个细胞中RNA变化的速率。当细胞开始执行基因的前进顺序并转化自身时，RNA变化发生(通过基因表达和蛋白质生产速率的变化来衡量)。随着基因程序被激活或沉默，RNA产生的速率也随之改变。