大脑中的干细胞利用幼态信号触发再生

科学家们发现，神经干细胞（NSCs）会不断从其子细胞处接收反馈，这决定了它们是保持休眠还是激活以形成新的神经元和胶质细胞。这种“亲子”关系有助于调节大脑的再生和修复。

研究还揭示了钙信号在NSCs如何解码来自环境的多种信号中起着关键作用。如果NSCs产生的子细胞较少，它们就会激活；如果产生较多子细胞，则保持休眠状态。

这些发现挑战了之前认为NSCs独立运作的假设，并为治疗神经发育障碍开辟了新的途径。未来的研究将探讨这些过程在衰老和疾病中的变化。

这项由渥太华大学神经科学家领导的加拿大研究团队揭示了神经干细胞（NSCs）激活动力学的重要新见解。NSCs是构建我们中枢神经系统并自我更新的干细胞。

渥太华大学的Armen Saghatelyan博士领导的协作团队旨在阐明NSCs如何整合来自脑内不同类型细胞的多种信号并解码这些信号。NSCs对其细胞环境中信号的反应控制着它们是保持休眠（即静止不分裂的状态）还是被激活以生长和分裂，生成新的神经元和胶质细胞。

简而言之，研究团队发现少量子细胞会导致NSCs激活，而大量后代则使它们保持成人脑中的典型静止状态。这些发现对于研究成人神经疾病和衰老的科学家来说具有重要意义。唤醒NSCs从休眠状态进入活跃状态对于神经再生和脑损伤修复至关重要。

Saghatelyan博士表示：“这些数据使我们能够更好地理解如何激活NSCs以生成更多神经元和胶质细胞，从而对抗不同的神经疾病和衰老。我们目前正在研究NSCs在某些条件下的反应。”（神经发生是指大脑中新神经元形成的进程。）

“细胞‘亲子’关系”

一项新的见解集中在干细胞如何围绕其子细胞——即在母细胞分裂后产生的遗传相同的细胞。研究团队发现，NSCs实际上不断从其“健谈”的子细胞处接收反馈。Saghatelyan博士将这种关系比作“亲子关系”，其中父母密切关注孩子的反馈。

“许多父母会对此感同身受，因为父母喜欢从孩子那里获得消息或反馈。基于这些反馈，父母会感到一切顺利或采取行动，”他解释说，这种动态类似于细胞的静止或激活状态。

揭示这一隐藏机制是一个重大发现，因为它提供了一个全新的框架来理解人类大脑中的这种细胞关系。“直到现在人们认为NSCs只生成子细胞，而它们之间没有互动，”Saghatelyan博士说。“但我们的工作挑战了这一观念，表明NSCs与其子细胞之间存在紧密的结构和功能互动，并且子细胞的数量或子细胞与NSCs互动的效率决定了NSCs是保持静止还是被激活以生成神经元和胶质细胞。”

简而言之，研究团队发现少量子细胞会导致NSCs激活，而大量后代则使它们保持成人脑中的典型静止状态。

此外，新研究推进了我们对NSCs如何在空间和时间上整合和解码多种信号的理解。Saghatelyan博士表示，研究首次揭示了“NSCs中的钙信号允许整合和解码所有这些信号”。

这些新发现为了解NSCs如何解码信号及其激活触发机制提供了强有力的潜在信息，可以为未来的神经发育障碍治疗提供指导。

Saghatelyan博士表示：“我们现在正在探索NSCs与其他微环境中不同细胞类型的相互作用在不同生理和病理条件下以及健康衰老中的影响。”

这项研究始于拉瓦尔大学，Saghatelyan博士的实验室在那里一直工作到2022年，最终在渥太华大学医学院进行，那里先进的双光子成像系统使得评估NSCs的功能活动成为可能。单细胞测序和空间转录组学由多伦多大学和不列颠哥伦比亚大学的合作者完成。机器学习合作则在拉瓦尔大学进行。

该研究得到了加拿大卫生研究院（CIHR）、加拿大创新基金会（CFI）和加拿大研究主席计划的投资支持。

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