老鼠研究揭示了干细胞在脑组织的修复能力

加州大学旧金山分校的科学家们已经确定,成体干细胞在特定地区的老鼠的大脑有一个内置的机制,允许细胞参与受损组织的修复和重建。

随着细胞也存在于人类的大脑,同样的能力可能存在或潜在的人类,研究人员说。如果是这样,可能是细胞的行为可以增强治疗疾病引起的整个大脑的组织损伤,如中风和创伤性损伤。

这项研究发表在12月15日发行的细胞,是由凯特•t .郭,医学博士,博士,加州大学旧金山分校博士后研究员在实验室的高级研究员Yuh-Nung 1月,博士学位。

郭是16 UCSF CIRM干细胞学者之一——即将出现的年轻科学家由加州再生医学研究所,加州选民在2004年建立的分配在未来10年30亿美元支持干细胞研究。

“结果非常令人惊讶,”郭说。“他们表明,小鼠神经干细胞有能力感觉损害他们的环境,导致他们后续扩散帮助恢复当地组织的完整性。如果我们能找出发生这种情况,并确定它发生在人类神经干细胞,我们也许能够增加效应”,利用它来治疗使用。

理解这种增殖能力在环境变化是至关重要的,他说,该地区成年神经干细胞可能有时增殖失控形成脑部肿瘤。

正在探索这种可能性已经报道,加州再生医学研究所的科学家和加州大学旧金山分校的神经外科手术。

科学家把他们的研究工作的重点放在产后神经干细胞,旁边的衬里大脑的侧脑室,或空腔,在一个地区称为subventricular区(SVZ)。

1999年,实验室研究的合著者Arturo Alvarez-Buylla,博士,加州大学旧金山分校教授希瑟和梅勒妮吵架神经手术,发现细胞在这一地区被称为星形胶质细胞作为成年小鼠神经干细胞(细胞,6月11日,1999),后来发现相似的细胞在人类的大脑(自然,2月19日,2004)。

细胞被认为是主要来源的成体干细胞在哺乳动物大脑。

科学家们已经知道神经干细胞在胚胎和出生后小鼠均扮演着重要角色,推动着发展中的特殊细胞等大脑神经元,星形胶质细胞,胶质细胞和室管膜细胞。他们已经确定了许多的分子途径控制在小鼠胚胎神经干细胞的行为。

但相对较少的已知分子程序控制产后小鼠神经干细胞,或神经干细胞可能如何应对组织损伤——两个关键问题科学家探索这些细胞治疗疾病的潜力。

为了阐明这些问题,郭和他的同事们转基因SVZ神经干细胞和室管膜细胞的新生鼠以这样一种方式,他们缺乏两个关键蛋白质,名叫Numblike和麻木。

这些蛋白质扮演着一个关键的角色在维持神经干细胞功能胚胎小鼠,但科学家还不知道实际的功能。

他们怀疑SVZ的蛋白质可能是活跃在产后小鼠。如果是这样,他们认为,防止蛋白质的合成可能抑制细胞的当地活动,这样做,揭示其产后功能。

同时,如果细胞的活动是由缺乏蛋白质的情况下,抑制可能有SVZ的组织损伤,提供了一个模型来探索神经干细胞的方式回应。

这一战略得到了回报。

郭和他的同事们的产后检查老鼠的大脑基因改造后的7到14天解剖表明,缺乏蛋白质麻木和Numblike导致严重的大脑脑室扩大。

这种缺陷造成损害的室管膜细胞,形成大脑的上皮衬里心室,成神经细胞,它演变成神经元。

因此,很明显,在小鼠胚胎,蛋白质在细胞的维护起到至关重要的作用,并显示一个未知函数在保证室管膜层的完整性。

完全出人意料,然而,事实是,大大损伤左心室壁修复当这些生病的老鼠研究了六周后。一个已知的结果,郭采用基因工程技术的局限性——一些神经干细胞逃脱了基因缺失,从而使麻木蛋白质合成保持不变——一些神经干细胞继续函数。

面对伤害,这些细胞反应,介导室壁内层的重建和建立修改神经干细胞的环境。

科学家们不知道的精确机制干细胞进行他们的反应。但这是惊人的,研究的高级研究员Jan说,霍华德·休斯医学研究所研究员,杰克和DeLoris兰格赋予椅子分子生理学和加州大学旧金山分校的生理学和生物化学教授。

“在大脑中形成心室壁的小孔在很大程度上被修复。这些青少年老鼠看起来不错。这一发现表明,大脑有自我修复的能力,它比以前更塑料赞赏。”

简说,郭的模型设计,将提供一个功能强大的工具为研究的SVZ神经干细胞的反应造成的损害等条件中风和创伤。

它也可以用来测试删除各种基因的影响从SVZ神经干细胞。结果,他说,将有助于科学家们了解基因的完整路径需要提示神经干细胞的分化在大脑和培养皿。在这个意义上,他说,“麻木的删除和Numblike是一个测试用例。”

与其他加州大学旧金山分校神经科学家合作,以及神经外科医生,郭目前探索的SVZ神经干细胞能否应对损害心室地区外,如果是这样,是否创伤炎症区阻止干细胞修复组织。

他怀疑癫痫可以出现在中风和创伤病人,常常是受伤之后的几年,结果失败的神经干细胞的子代尝试与其他细胞建立突触连接的受损区域。

许多其他加州大学旧金山分校的实验室也在研究神经干细胞SVZ的胚胎和出生后大脑,着眼于开发治疗帕金森氏症、癫痫和ALS,阿诺德·克里斯坦说,医学博士,博士,约翰·g·Bowes赋予椅子在干细胞和组织生物学和加州再生医学研究所的主任。

就像他们研究的神经干细胞,这些科学家们合作,建立联系,旨在建立新的材料。克里斯坦说,“因此,他们的工作证明了协同的力量。”

其他研究的合著者Zaman Mirzadeh, Denan小王和莉莉Jan UCSF的马里奥Soriano-Navarro和何塞Garcia-Verdugo失去Asociada Centro de Investigatcion Princepe Felipe-Universidad德瓦伦西亚姆葡萄干,Sestan耶鲁大学医学院和哈佛医学院的杰沈。

加州大学旧金山分校是全球领先的大学进步健康进行先进的生物医学研究,在生命科学和卫生职业教育研究生,并提供复杂的病人护理。