科學家們在老鼠的衰老大腦中恢復幹細胞

來自盧森堡大學盧森堡系統生物醫學中心（LCSB）和德國癌症研究中心（DKFZ）的科學家們已經能夠恢復衰老小鼠大腦中的幹細胞。恢復活力的幹細胞改善了老鼠大腦中受傷或患病區域的再生。研究人員希望他們的方法將為再生醫學提供新的動力，並促進幹細胞療法的發展。

圖片來源：盧森堡大學

他們的研究結果今天發表在Cell雜誌上。構成器官的所有細胞都來自幹細胞。它們分裂，由此產生的細胞發育成特定的組織細胞，形成腦，肺或骨髓。然而，隨著年齡的增長，生物體的幹細胞喪失了增殖能力。他們中的許多人陷入了永久的靜止狀態。

為了儘可能準確地創建幹細胞行為的計算模型，由Antonio del Sol教授領導的LCSB計算生物學小組應用了一種新穎的方法。「幹細胞生活在一個利基市場，它們不斷與其他細胞和細胞外成分相互作用。在計算機上模擬這麼多複雜的分子相互作用是非常困難的。所以我們改變了觀點。我們不再考慮外部因素是什麼了影響幹細胞，並開??始考慮幹細胞的內部狀態在其精確定義的利基中會是什麼樣的。「

這種新方法導致計算生物學小組的Srikanth Ravichandran博士開發出一種新的計算模型：「我們的模型可以確定哪些蛋白質在其生態位中對特定幹細胞的功能狀態負責 - 這意味著它是否會分裂或者保持靜止狀態。我們的模型依賴於哪些基因被轉錄的信息。現代細胞生物學技術能夠在單細胞解析度下分析基因表達。「

以前不知道為什麼老鼠大腦中的大部分幹細胞都處於靜止狀態。LCSB的研究人員從他們的計算模型中發現了一種名為sFRP5的分子，該分子可以保持神經元幹細胞在老鼠體內無活性，並通過阻斷對細胞分化至關重要的Wnt途徑來阻止增殖。

細胞的復興

然後，德國癌症研究中心（DKFZ）合作者的神經幹細胞的長期專業知識來自於：首先在培養皿中研究幹細胞，然後直接在小鼠中研究幹細胞，他們可以通過實驗驗證計算預測。當中和sFRP5的作用時，靜止的幹細胞確實開始更積極地增殖。因此，他們再次被招募用於衰老大腦中的再生過程。「隨著sFRP5的失活，細胞經歷了一種復興，」del Sol說：「因此，老鼠腦中活性幹細胞與休眠幹細胞的比例幾乎與幼年動物一樣有利。」

「我們的研究結果是實施幹細胞療法的重要一步，例如神經退行性疾病，」Antonio del Sol說。「我們能夠證明，通過計算模型，可以確定幹細胞特定狀態的基本特徵。」 這種方法不僅限於研究大腦。它還可以用於模擬體內其他器官的幹細胞。「希望這將為再生醫學開闢道路，」德爾索爾說。

（來源：盧森堡大學）

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