Nature揭示神經(jīng)干細(xì)胞分化新機(jī)制
日期：2013-06-21 09:14:44
來自俄勒岡大學(xué)的研究人員在一項(xiàng)新研究中，通過探究果蠅的大腦揭示了一個(gè)新的干細(xì)胞機(jī)制，這可能有助于闡明人類神經(jīng)元是如何形成的。相關(guān)研究論文在線發(fā)表在6月27日的《自然》（Nature）雜志上。
“我們所面對(duì)的問題是‘像神經(jīng)干細(xì)胞這樣的單一干細(xì)胞類型，是如何生成各種不同類型的神經(jīng)元的？’”論文的共同作者、俄勒岡大學(xué)生物學(xué)教授Chris Doe說。
研究人員知道干細(xì)胞能夠生成新細(xì)胞已有一段時(shí)間，而新研究則揭示了一組特異的干細(xì)胞生成祖細(xì)胞，隨后產(chǎn)生許多細(xì)胞亞型的機(jī)制。
Doe說：“并非只是生成100個(gè)相同的神經(jīng)元來擴(kuò)大神經(jīng)元群，這些祖細(xì)胞以一種特殊的方式和順序生成了一大堆不同的神經(jīng)元。不僅是增長(zhǎng)了數(shù)量，還導(dǎo)致了更多的神經(jīng)多樣性。“
這項(xiàng)由霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所和NIH國(guó)家兒童健康和人類發(fā)育研究所提供資金資助的新研究，是建立在Doe實(shí)驗(yàn)室2008年發(fā)表的一項(xiàng)研究基礎(chǔ)上。那項(xiàng)研究確定了一組特異的干細(xì)胞能夠生成神經(jīng)祖細(xì)胞。這些所謂的中間神經(jīng)祖細(xì)胞（intermediate neural progenitors ,INPs）被證實(shí)可以生成幾十個(gè)新細(xì)胞。該研究對(duì)生成細(xì)胞的數(shù)量做出了解釋，但卻沒有說明新細(xì)胞的多樣性。
“盡管人們已經(jīng)知道，個(gè)別神經(jīng)干細(xì)胞或祖細(xì)胞能夠隨時(shí)間改變，生成不同類型的神經(jīng)元和其他類型的神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞，然而過去卻從未充分地描述過眾多的神經(jīng)干細(xì)胞譜系，包括幾種不同的神經(jīng)祖細(xì)胞類型的這種時(shí)序組合模式，”論文的主要作者、發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)博士生Omar Bayraktar說。
Bayraktar說，這項(xiàng)研究中的細(xì)胞類型可以在人類發(fā)育大腦中找到相對(duì)應(yīng)的類似物，因而有潛力為力圖了解神經(jīng)元形成機(jī)制的人類生物學(xué)家所應(yīng)用。
此外，來自紐約大學(xué)的研究人員也在同期的《Nature》雜志上發(fā)表了另一項(xiàng)關(guān)于神經(jīng)多樣性的研究。兩篇研究論文共同提供了果蠅大腦中與廣泛神經(jīng)細(xì)胞生成有關(guān)的過程的一些新認(rèn)識(shí)。
在俄勒岡大學(xué)研究小組的研究中，Bayraktar和Doe將焦點(diǎn)放在了果蠅中稱作II型成神經(jīng)細(xì)胞（neuroblast）的干細(xì)胞上，過去的研究證實(shí)這類細(xì)胞可以生成中間神經(jīng)祖細(xì)胞，在新研究中研究人員證實(shí)中間神經(jīng)祖細(xì)胞導(dǎo)致了更為復(fù)雜的細(xì)胞模式。這些中間神經(jīng)祖細(xì)胞按順序生成了不同的神經(jīng)亞型。該研究通過揭示這一機(jī)制中的第二軸，闡明了額外的神經(jīng)多樣性的原因。并非如從前所認(rèn)為的那樣，一個(gè)干細(xì)胞生成了100個(gè)神經(jīng)元，其有可能負(fù)責(zé)生成了400個(gè)或500個(gè)神經(jīng)元。
研究發(fā)現(xiàn)，成神經(jīng)細(xì)胞和中間神經(jīng)祖細(xì)胞模式共同作用，提高了果蠅中央復(fù)合體（central complex）內(nèi)的神經(jīng)多樣性，人類大腦皮質(zhì)有可能利用了類似的機(jī)制來提高人類大腦中的神經(jīng)多樣性。這項(xiàng)研究有可能導(dǎo)致的長(zhǎng)期影響就是，最終促使人類找到針對(duì)特定疾病和障礙的準(zhǔn)確干細(xì)胞治療。
“如果人類生物學(xué)家了解了不同類型神經(jīng)元的生成機(jī)制，如果我們能夠告訴他們‘這就是X、Y和Z神經(jīng)元生成的信號(hào)通路，’那么他們或許能夠重編程并重新引導(dǎo)這些干細(xì)胞來精確地生成這些神經(jīng)元，”Doe說。
論文中描述的這一機(jī)制有它的極限。最終生成新細(xì)胞的過程會(huì)終止。Doe下一個(gè)要解答的問題將是，什么導(dǎo)致了這一機(jī)制被關(guān)閉？
俄勒岡大學(xué)研究生院院長(zhǎng)Kimberly Andrews Espy說：“這項(xiàng)重要的研究無疑將會(huì)吸引人類生物學(xué)家的關(guān)注。俄勒岡大學(xué)的研究人員將繼續(xù)進(jìn)一步地了解促進(jìn)發(fā)育的過程，以改善全世界人民的健康和福祉。”
