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Nature揭示神經(jīng)干細(xì)胞分化新機(jī)制

閱讀:1314      發(fā)布時間:2013-6-21
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 來自俄勒岡大學(xué)的研究人員在一項新研究中,通過探究果蠅的大腦揭示了一個新的干細(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627日的《自然》(Nature)雜志上。

我們所面對的問題是‘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。不僅是增長了數(shù)量,還導(dǎo)致了更多的神經(jīng)多樣性。“
這項由霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所和NIH國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實驗室2008年發(fā)表的一項研究基礎(chǔ)上。那項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)被證實可以生成幾十個新細(xì)胞。該研究對生成細(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,個別神經(jīng)干細(xì)胞或祖細(xì)胞能夠隨時間改變,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,這項研究中的細(xì)胞類型可以在人類發(fā)育大腦中找到相對應(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。在俄勒岡大學(xué)研究小組的研究中,BayraktarDoe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,一個干細(xì)胞生成了100個神經(jīng)元,其有可能負(fù)責(zé)生成了400個或500個神經(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。這項研究有可能導(dǎo)致的長期影響就是,終促使人類找到針對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、YZ神經(jīng)元生成的信號通路,’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。終生成新細(xì)胞的過程會終止。Doe下一個要解答的問題將是,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Kimberly Andrews Espy說:“這項重要的研究無疑將會吸引人類生物學(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*人民的健康和福祉。”

??的HA,是為了適應(yīng)在地下洞穴通道中生活。

在未來的研究中,SeluanovGorbunova的實驗室將把焦點(diǎn)放在確定,來自裸鼴鼠的HMW-HA是否有可能具有臨床價值,運(yùn)用于治療或預(yù)防人類癌癥上。

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