Nature重磅！劍橋科學家逆轉大鼠腦幹細胞的衰老過程

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柔軟表面上生長的老年大鼠腦幹細胞（右）顯示出比在僵硬表面上生長的類似老化腦幹細胞更健康，更有活力的生長（左）。紅色為腦幹細胞，綠色為細胞增殖。圖片來源：Mikey Segel

即將發表在《Nature》上的一項新研究，來自英國劍橋大學的科學家團隊揭示了隨著年齡增長，大腦僵硬度的增加會導致腦幹細胞功能障礙，並展示了將腦老化幹細胞轉變為年輕，健康狀態的新方法。

該研究對於我們理解衰老的過程，以及如何開發出與年齡相關腦部疾病的治療方法，有著深遠的影響。

隨著身體的衰老，我們的肌肉和關節會變得僵硬，使日常活動越發困難。這項新研究表明，我們的大腦也是如此，與年齡有關的大腦硬化對腦幹細胞的功能有著重要影響。

在該研究中，Wellcome-MRC劍橋幹細胞研究所的一個多學科研究團隊對年輕和老年大鼠大腦進行了研究，以了解與年齡相關的大腦硬化對少突膠質祖細胞(OPC)功能的影響。這是一種腦幹細胞，對於維持正常大腦功能和髓鞘的再生至關重要。髓鞘是環繞我們神經的脂肪鞘，在多發性硬化症(MS)中受損。年齡對這些細胞的影響會導致MS症，但在健康人中，它們的功能也會隨著年齡的增長而下降。

為了確定老年OPC功能的喪失是否可逆，研究人員將老年大鼠的OPC移植到年輕大鼠柔軟海綿狀的大腦中。值得注意的是，較老的腦細胞恢復了活力，並開始表現得像較年輕且更有活力的細胞。

在進一步的研究中，研究人員在實驗室中開發了不同硬度的新材料，並使用這些材料在受控環境中生長和研究大鼠腦幹細胞。這些材料被設計成具有與年輕或老年大腦相似的柔軟度。

為了完全理解大腦的柔軟度和僵硬度如何影響細胞行為，研究人員研究了在細胞表面發現的一種叫做Piezo1的蛋白質，它可以感知細胞周圍的環境是柔軟還是僵硬的。

該研究聯合通訊作者生物物理學家Kevin Chalut博士說：「我們很高興看到，當我們在堅硬材料上培養年輕的功能性大鼠大腦幹細胞時，這些細胞會變得功能失調，失去了再生能力。但更有趣的是，當老化的腦細胞在這種柔軟材料上生長時，它們開始像年輕細胞一樣發揮作用。換句話說，它們被恢復了活力。」

共同領導這項研究的幹細胞醫學教授Robin Franklin說：「當我們從老化的腦幹細胞表面去除Piezo1時，可以誘導這些細胞去感知周圍柔軟的環境，即使它們是在堅硬的材料上生長。更重要的是，我們在老年大鼠腦內的OPC中刪除了Piezo1，導致細胞恢復了活力，再次承擔起正常的再生功能。」

MS社會研究主任Susan Kohlhaas博士為這項研究提供了部分資金，她說:「MS是一種無情、痛苦且致殘的疾病，我們迫切需要能夠減緩並防止殘疾積累的治療方法。劍橋團隊這項關於腦幹細胞如何衰老以及逆轉這一過程的發現，對未來的治療具有重要意義，因為它為我們解決與衰老和多發性硬化相關的問題提供了一個新的目標，包括如何潛在地恢復大腦失去的功能。」

該研究由歐洲研究理事會、MS學會、生物技術與生物科學研究理事會Adelson醫學研究基金會、醫學研究理事會和惠康資助。

參考文獻：

1、Niche stiffness underlies the ageing of central nervous system progenitor cells

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