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靶向一个基因,就能成功激活“沉睡”干细胞!《自然》重磅研究或将掀开大脑损伤修复新篇章

如何有效修复损伤大脑一直是再生医学的一个重要研究课题。包括中风、阿尔茨海默病、头部外伤以及衰老在内的多种疾病或生理过程,都可以对大脑造成不可逆转的损伤。我们的大脑缺乏自我修复的能力,然而通过靶向患者大脑中的干细胞,或许可以在不进行手术的情况下对大脑进行修复,进而对抗多种疾病。虽然干细胞具有分化成大脑中所有细胞的独特能力,但通常情况下都处于一种“休眠”的不活跃状态,任何干细胞再生疗法都必须先从休眠中唤醒它们。

近日,来自英国剑桥大学Gurdon研究所的科学家们发现了一种新型休眠干细胞,名为“G2休眠干细胞”。研究人员表示,这种干细胞具有十分强大的再生潜能,在发生脑损伤或疾病后的大脑中具有很高的修复潜力,能够被激活分化为关键的大脑细胞类型(神经元和神经胶质细胞)。而且只需靶向一个关键基因,便能特异性地激活这种干细胞。相关研究于4月7日发表于顶级学术期刊《自然》,文章作者包括博士生Leo Otsuki及其导师Andrea Brand教授。

图:果蝇大脑中的干细胞从休眠状态被唤醒。 蓝色:休眠的干细胞; 绿色/红色/黄色:已被唤醒的干细胞分化为新神经元。来源:Andrea Brand/Leo Otsuki

Brand教授表示:“大脑不善于自我修复,但基于这种新发现的干细胞,可能存在一种方法可以提高大脑的修复能力。这些干细胞通常处于休眠状态,不过一旦被激活,它们就拥有了产生关键脑细胞的能力。”

这种方法的关键就在于一个基因。通过果蝇动物模型,研究人员确定了一种名为“tribbles”的基因,可以特异性地调节G2休眠干细胞。令人欣喜的是,哺乳动物的大脑干细胞也能表达tribbles基因。因此,研究人员认为,通过药物靶向tribbles基因很可能是唤醒G2休眠干细胞的可行方案。

大脑中的休眠干细胞(红色) ,来源:Andrea Brand/Leo Otsuki

Otsuki补充道:“现在,我们发现了调控这些休眠干细胞的基因,下一步便是筛选出能够阻断这种基因的潜在药物分子,进而并唤醒人类干细胞。我们相信,其他器官中可能也存在类似的休眠干细胞,这一发现可能有助于改进或开发出新型的再生医学药物。”

虽然现有的治疗方法仍然十分重要,但这种疗法对大脑损伤的修复无疑是质的飞跃。因为包括帕金森症和亨廷顿氏舞蹈症在内的许多疾病,一旦发病脑组织就很难再恢复了。关于大脑及其内部的生物学机理,从脑细胞的产生方式到疾病的发生,我们还有太多未知。但好消息是,我们一直在进步。此外,这项最新研究并不局限于大脑:研究人员认为,这种干细胞最终很可能在其他器官中被发现,而我们只需找到正确的化学信号并对其进行调控。

参考文献:

Leo Otsuki and Andrea H Brand. Cell cycle heterogeneity directs the timing of neural stem cell activation from quiescence. Science (6 April) doi: 10.1126/science.aan8795

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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