研究者们新近报道了一种存在于干细胞中的未知关系，即分化潜能与线粒体代谢效率之间的联系，后者是一种细胞的能量标志。干细胞的线粒体活性越强，它所拥有的分化能力就越高，而且形成肿瘤的可能性也更大。
这项发现能为从机体中富集适合治疗用途的干细胞提供方法，也能为干细胞在癌症中的作用研究提供信息。
该研究由国家心、肺、血液研究所（NHBLI）的Toren Finkel及其同事完成，他们以线粒体功能为指标，筛选小鼠的胚胎干细胞（检测线粒体质膜内外的电压差，类似于神经活性的检测），并且发现从外观上和干细胞关键标志因子的表达量上，都很难区别干细胞代谢水平的高低。
然而，这两种代谢水平不同的细胞移植到小鼠体内之后却表现出相反的特征，代谢率低的细胞分化为其他细胞的效率较高，而代谢率高的细胞则更倾向于分裂增殖，并形成畸胎瘤，这是一种由不同类型组织混合而成的肿瘤类似物。
干细胞会形成畸胎瘤的问题是其临床应用的一大障碍，此项结果至少从一个方面揭示了其中的机理。实际上，当Finkel及其同事将线粒体抑制剂雷帕霉素注入代谢率高的细胞时，它们形成畸胎瘤的能力就会显著降低。
尽管这项研究工作是在小鼠细胞中完成的，但研究者们认为在人的干细胞中也存在类似的关系。因此，开发一种能够去除高代谢率干细胞的方法能够提高干细胞应用的安全性。（生物谷Bioon.com）
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J. Biol. Chem, 10.1074/jbc.M802763200
Mitochondrial metabolism modulates differentiation and teratoma formation capacity in mouse embryonic stem cells
Stefan M Schieke, Mingchao Ma, Liu Cao, J. Phillip McCoy . Jr, Chengyu Liu, Nancy F. Hensel, A. John Barrett, Manfed Boehm, and Toren Finkel
NIH-NHLBI-LMB, NIH, Bethesda, MD 20892
Relatively little is known regarding the role of mitochondrial metabolism in stem cell biology. Here we demonstrate that mouse embryonic stem cells (mES) sorted for low and high resting mitochondrial membrane potential (mL and mH) are indistinguishable morphologically and by the expression of pluripotency markers while markedly differing in metabolic rates. Interestingly, mL cells are highly efficient at in vitro mesodermal differentiation yet fail to efficiently form teratomas in vivo, while mH cells behave in the opposite fashion. We further demonstrate that m reflects the degree of overall mTOR activation and that the mTOR inhibitor rapamycin reduces metabolic rate, augments differentiation, and inhibits tumor formation of the mES cells with a high metabolic rate. Taken together, our results suggest a coupling between intrinsic metabolic parameters and stem cell fate which might form a basis for novel enrichment strategies and therapeutic options.
