星形胶质细胞充当神经干细胞

在20世纪90年代末，科学家们颠覆了神经科学的一个核心教条:他们表明，即使在老年人中，新的神经细胞仍在大脑的某些区域诞生。以前我们认为，像我们这样的高等动物，神经发生在出生后不久就停止了。现在科学家们有了一个更惊人的发现:星形胶质细胞，大脑中的非神经元支持细胞，可以通过将自己转化为类似神经干细胞的细胞类型并产生新的神经元来对损伤做出反应。虽然还处于早期阶段，但它可能具有巨大的治疗潜力。克里斯·史密斯从延斯·马格努森那里听到了这个故事……

延斯:大脑在对受伤做出反应时，替换死亡神经元的能力非常差。我们之前已经发现，大脑中有一种非常丰富的支持细胞，叫做星形胶质细胞，它可以激活神经元生成能力，以应对老鼠的某些损伤。但并不是所有的星形胶质细胞都有这种能力。我们想研究一些星形胶质细胞产生神经元的机制，因为我们认为从长远来看，这可能使我们能够招募星形胶质细胞作为一种储存新神经元的储存库，这种储存库可以用于治疗。

克里斯:传统上，我们认为星形胶质细胞是支持细胞，但是如果你损伤了大脑，你会发现它们会大量生长，就像疤痕一样。所以这似乎与你所说的它们现在能够产生神经细胞有点矛盾。那么它们是不同种类的星形胶质细胞在起作用吗?

延斯:我们认为星形胶质细胞有不同的程序，所以它们可以被激活。受伤后星形胶质细胞确实会产生疤痕。我们发现脑卒中损伤后星形胶质细胞也能产生新的神经元。我们想要了解产生这种反应的分子程序。

Chris -那你是怎么做这个研究的，跟我们说说你用的是什么方法，然后我们也许可以解开这些结果告诉你的东西。

Jens:我们使用了一种叫做单细胞RNA测序的方法。这是一种读取单个细胞的整个基因表达谱的方法。现在，这是有用的，因为细胞类型和细胞状态可以通过它们表达的基因组合来识别。所以我们首先通过老鼠大脑中的星形胶质细胞来触发神经元的产生。然后我们观察他们的基因表达谱当他们开始在老鼠身上产生神经元时。我们发现了两件特别有趣的事情。首先，当星形胶质细胞开始产生神经元的能力时，它们首先经历了一些变化，使它们与神经干细胞极其相似。所以在大脑的某些部位有神经干细胞不断地产生新的神经元。我们的星形胶质细胞变得和它们非常相似。我们发现的第二件事是，即使只有一小部分星形胶质细胞继续生成神经元，所有的星形胶质细胞似乎都启动了这个神经元生成程序，但随后它们的发育中途停止了。 And we found that we could inject a type of growth stimulating protein into the brains of these mice and this helped some of the halted cells to resume their neuron production.

Chris -这是否有治疗的潜力在某种意义上，你可以进入大脑的某个区域，这个区域受到某种创伤，某些损伤，可能在一组神经元中有一些选择性的脆弱，这些神经元已经丢失，刺激当地的星形胶质细胞群体分化回到并重新填充缺失的神经隔间?

延斯-我们希望从长远来看，这正是我们能够做到的。现在我们还远没有到那一步，但是如果星形胶质细胞可以被看作是休眠的神经干细胞，我们认为这是非常令人兴奋的，因为大脑替换死亡神经元的能力非常低。如果大脑被证明充满了休眠的神经干细胞，那么如果我们能想出如何释放它们的潜力，那么这可能代表了一种潜在的方法来改善大脑在受伤和疾病后的修复。

克里斯-你用这种方式产生的神经细胞的表型如何?它们只是普通的神经元吗?还是你最终得到的神经元与大脑中星形胶质细胞所在的部分相对应，当你开始以这种方式刺激它们时?

延斯:我们没有发现证据表明星形胶质细胞产生的神经元与它们所在区域的亚型相同。星形胶质细胞倾向于产生中间神经元，这些中间神经元在它们产生的组织中并不一定丰富。所以我们认为，为了使它在未来的治疗中发挥作用，其他的生物工程方法将是必要的，以便将星形胶质细胞导向所需的特定类型的神经元。

克里斯-你知道这些新生神经细胞的存活率是多少吗?因为当人们研究大脑中新神经元的生成时，因为这在成人大脑中确实会发生，不是吗，在某些区域，神经干细胞会在一生中继续产生神经元，这并不是说新的子神经细胞会存活下来。那么星形胶质细胞衍生的神经细胞存活的比例是多少，能存活多久?

詹斯:很低，不到1%。我们不知道这是神经源性过程的缺陷，还是一种内在机制。

Chris -你知道如果你能改变细胞的生存能力吗，有没有这些细胞试图死亡的常见途径，有可能阻止它们?

其他研究小组发现，用某些化学物质治疗大脑可以提高生存能力。所以我认为这在原则上是可能的。