人类，动物，植物：所有多细胞生物都由称为分化细胞的特殊细胞组成。因此，构成表皮的细胞与消化系统的细胞没有相同的身份，也没有相同的功能。

然而，这些细胞维持其身份的机制仍然知之甚少。

日内瓦大学(UNIGE)的一个研究小组与巴塞尔的弗里德里希·米歇尔生物医学研究所(FMI)合作，研究名为Hydra的淡水息肉，发现了一个关键的调节因子：转录因子Zic4。

在减少Zic4表达后，研究人员发现Hydra触手细胞改变了它们的身份并变成了足部细胞，在动物的头部形成了功能性的脚。这些结果可以在《科学进展》杂志上找到。

随着生物体的发育，其干细胞分裂并逐渐产生能够执行一个或多个特定功能的新细胞。这种细胞特化的过程称为分化。因此，构成皮肤表面的细胞在形态和生理上与构成例如消化组织或神经系统的细胞不同。

在极少数情况下，一些已经分化的细胞可以在其存在期间改变其结构和功能，从而改变其身份。这个过程称为转分化。

如果分化的机制是众所周知的，那么那些允许特化细胞保持其身份的机制 - 从而防止其去分化(身份丧失)或转分化(身份改变) - 仍然是神秘的。

为了研究它们，再生器官，四肢或整个身体的物种是特权模型。在这些生物体中，一些细胞在自我更新和执行新功能之前暂时失去或改变其身份。淡水水螅尤其如此，这是一种平均长度为1.5厘米的小型无脊椎动物，能够在其一生中再生任何截肢的部分。

确定关键调节器

使用这种动物模型，日内瓦大学(UNIGE)的研究人员与巴塞尔的弗里德里希·米歇尔生物医学研究所(FMI)合作，确定了细胞身份维持的关键调节因子：转录因子Zic4，一种位于水螅细胞核中的蛋白质，负责调节一系列靶基因的表达。

“我们更准确地表明，Zic4在构成触手的细胞的形成和维持中起着至关重要的作用，并且通过减少Zic4表达，可以修改这些细胞的组织和功能，”UNIGE理学院遗传学与进化系和遗传学与基因组学研究所(iGE3)的高级研究和教学助理Matthias Christian Vogg解释说， 和该研究的第一作者。

通过将Zic4表达水平降低一半，科学家们发现触手外层的上皮细胞转化为足上皮细胞。

“在水螅中，脚被称为动物的基底盘。组成它的细胞非常特化：它们分泌粘液，使其附着在周围环境中。在Zic4还原后，触手细胞的转分化过程只用了几天时间，导致脚代替触手发育，“理学院遗传学与进化系和UNIGEiGE3名誉教授Brigitte Galliot说， 谁监督了这项研究。

重返摇篮

科学家们还发现，转分化的细胞会事先返回细胞周期，而不会分裂。然后他们失去了他们的第一个身份。“这些细胞重新激活了DNA合成的过程，从而激活了染色体复制的过程，在细胞增殖期间起作用，而不会达到有丝分裂，”FMI初级组长Charisios Tsiairis解释说。

为了减少Zic4基因的表达，抑制其表达的分子被“电穿孔”到动物的表皮中。

“然后，我们通过双重标记检测，既是触手细胞特有的标记，也是同一细胞中足部细胞的标记，证明这些细胞在经历一个阶段时正在分化，它们仍然有点触手，已经有点脚了。这个过渡阶段是转分化过程的标志，“理学院遗传学与进化系和UNIGEiGE3的研究助理Chrystelle Perruchoud解释说。

这些结果为理解转分化提供了新的关键。它们可以为人类再生某些缺陷细胞类型的新疗法铺平道路。目前，许多问题仍然存在：“Zic4在其他动物中是否发挥相同的作用?进一步降低其表达会允许产生其他细胞类型吗?我们不要忘记，可能还有其他重要的转分化调节因子尚未被发现，“Brigitte Galliot总结道。