干细胞在分子水平发生了什么，使它成为一种细胞而不是另一种？在什么点上它被委以细胞命运，它又是如何被委任的？这些问题的答案一直未弄清楚。但现在，在一些标志着对干细胞命运了解向前迈进一大步的研究中，加利福尼亚理工学院的研究人员已追踪到确保某些干细胞成为T细胞的一种分级发育过程，其中T细胞是帮助破坏入侵病原体的免疫细胞。

这是第一次如此详细地分割一个天然的发育过程，一步一步地深入，观察基因组中所有基因的活性。从遗传学来说，这意味着这个系统确实不存在任何隐藏。

研究人员对多能造血前体细胞进行了研究，它是一种干细胞样细胞，表达各种基因，且有分化成包括免疫系统细胞在内的大量不同类型血细胞的能力。他们将小鼠全基因组考虑在内，列出在前体细胞转化成定型T细胞中起作用的所有基因，并确定了每个基因在发育过程的什么时候打开。同时，还追踪了指引前体细胞到各种替代途径中的基因。结果不仅表明了T细胞发育过程何时，也表明了T细胞发育过程如何关闭启动替代命运的基因。

生产T细胞是一个分子事件级联过程，包括5个阶段，即：2个定型前阶段、1个定型阶段和2个定型后阶段。研究人员确定出了5个阶段都表达的基因，包括许多编码调节蛋白的基因，其中调节蛋白称为转录因子，可开关特定基因。在第二与第三阶段之间会出现一个主要的调节变化，此时开始T细胞定型。这时，激活非定型干细胞相关基因的大量转录因子关闭，然而激活T细胞发育将来步骤必需基因的其他因子则打开。

该研究不仅观察了各阶段中表达什么基因，也观察了什么使那些基因特定时间表达成为可能。一个关键调节成分是转录因子基因自身的表达。此外，还确定了用作转录因子停泊位点的控制序列，这些序列用传统分子生物学技术在小鼠和人通常难以确定，研究人员花了近10年时间设法创造单基因控制序列的综合性图谱。

为绘制可能控制序列的图谱，还对表观遗传标志进行了研究。表观遗传标志是化学修饰，如改变DNA成束方式的那些。它们与DNA特定区域相关，其中DNA特定区域作为转录因子作用的后果，因此它们能影响邻近基因开关的难易。确定表观遗传标志加入或移除的DNA区域，就为确定T细胞发育期间开关的许多基因的控制序列铺平了道路。

这项研究应用了两种方法，这两种方法为研究完成提供了可能性。首先是超高通量DNA测序，用它来确定基因表达的主要变化出现在发育途径的什么阶段。这种技术放大自数百万细胞样本收集的DNA序列，将它们依次序列好，与已知基因组序列进行对比，确定哪一种基因富集或更大量。那些富集的就是最可能表达的基因。第二重要方法包括体外组织培养系统，它使研究人员能大量生产早期同步化的T细胞前体，观察变化条件对单个细胞产T细胞或其他细胞的影响。（生物谷bioon.com）