Nature：改写成体干细胞分化程序

　　

最近几年，干细胞研究者都善于在实验室中操纵成体干细胞的培养。现在，Salk研究所生物研究组的研究人员在脑部成功地控制神经成体干细胞的生长。他们在小鼠脑内成功地操纵脑部干细胞分化形成支持细胞，原本脑部干细胞是将分化形成神经元网络。

 

这一发现发表在《Nature Neuroscience》上，研究结果不仅证明神经干细胞具有多能性，也为研发神经性疾病的治疗技术提供新的研究思路，神经性疾病包括多发性硬化症，中风，癫痫（不仅影响正常的神经元细胞还阻断胶质支持细胞的功能）。

 

医学博士Fred H. Gage说，我们已经知道成体干细胞的产生或是消亡都受脑部的经历影响，但是令我们惊讶的是单一的基因也能改变脑部干细胞的命运。Fred H. Gage是遗传学实验室的教授，文章的lead author，也是Vi和John主持的老年性神经退行性疾病项目的研究人员。

 

在整个生命周期中，哺乳动物的成体干细胞在脑部的两个小区域里生产新的脑细胞：一个是嗅球区（控制嗅觉的区域），一个是齿状回区（海马区的中心，与记忆功能和学习功能有关）。

干细胞分开后，原始的干细胞具有几种选择，一是仍为干细胞，或是转化为神经细胞（也称神经元），或是成为脑部支持网络结构中的一员（包括星形胶质细胞和少突胶质细胞）。

 

星形胶质细胞形状如星星，是一种胶质细胞，起固定神经元，滋养神经元和消化部分死亡的神经元的作用。少突胶质细胞是一种专门化的细胞紧紧地围绕在轴突（神经元细胞周围毛发样，长形的突起，主要作用是携带信号从一个神经元传递到另一个神经元）周围。它们形成脂肪绝缘外层，称为髓鞘，主要作用是加快突触的电信号传播速度。

 

在体外培养成体神经干细胞，只要有足够的营养，成体神经干细胞可以分化成任意一种脑细胞，但是在自然条件下，成体神经干细胞的最终选择一般都是分化形成神经元细胞。

 

医学博士Sebastian Jessberger说，当我们在实验室培养干细胞时，我们在人工条件下添加了许多生长因子，这也使我们很难了解干细胞在自然状态下在脑部的分化情况。Sebastian Jessberger之前在Gage实验室做博士后研究，现在是苏黎世瑞士联邦技术研究所的细胞生物研究中心的助理教授。实际上，我们对成体神经干细胞在成年人脑部的可塑情况一无所知。

 

为了检验干细胞在成人脑部环境内是否能分化成不同的细胞类型，Jessberger使用逆转录病毒对神经干细胞进行遗传操纵，观察它们的子代在小鼠脑部齿状回的情况。在正常情况下，大部分新生的干细胞分化成神经元。研究人员在细胞中引进Ascl1，在先前的研究中发现Ascl1指导干细胞分化成少突胶质细胞，抑制生成神经元细胞。结果引进Ascl1成功地改写了成体神经干细胞的命运，新生的干细胞分化成为少突胶质细胞。

 

Jessberger说，令人惊奇的是干细胞在成年人脑内仍能具有可塑性，并且改变单一的基因竟然就能改写细胞分化程序。我们能应用这一研究成果，为神经性疾病制定特异的治疗方案如多发性硬化症。

多发性硬化症的患者，免疫系统攻击少突胶质细胞，这就导致突触的髓鞘变的单薄不能有效地传递神经信号。如果能调控神经干细胞分化成少突胶质细胞就能改善这一情况。

 

参与此项研究的包括博士后研究者Nicolas Toni，Gregory D. Clemenson Jr,和Jasodhara Ray，三位都是医学博士，在遗传学实验室完成研究工作。

 

原文标题：Adult Stem Cells Reprogrammed In Their Natural Environment

（生物通 张欢）