德克萨斯大学西南分校的研究人员在美国国家科学院院刊的一项研究中报告说,一种单一的蛋白质可以逆转成人脑细胞的发育时钟,即星形胶质细胞,将它们变成产生神经元和其他细胞类型的干细胞。这一发现可能有一天会导致疾病或损伤后脑组织再生的方法。
“我们正在展示,重新编程这部分脑细胞的命运是可能的,使它们有可能重建受损的大脑,”研究负责人、共同通讯作者张春丽博士说,他是分子生物学教授,也是Peter O'Donnell Jr.脑研究所的研究员。爱博网投领导者
在发育过程中,哺乳动物干细胞很容易增殖,在整个大脑中产生神经元和帮助支持它们的神经胶质细胞。神经胶质细胞通过完成清理废物和绝缘神经纤维等基本工作,帮助维持最佳的大脑功能。然而,成熟的大脑在很大程度上失去了干细胞的能力。张博士解释说,成人大脑中只剩下两个小的再生区,也就是壁龛,这使得大脑在受伤或患病后自我愈合的能力极其有限。
最近的研究表明,在某些脑损伤模型或基因操作后,神经胶质细胞可以被促使产生神经元。张博士说,尽管这些发现很有希望,但再生健康的脑组织需要产生多种细胞类型,而不仅仅是神经元。
为了寻找刺激这种“多能”再生的方法,张博士和他的同事们在成年小鼠大脑中使用了一种基因工程技术来诱导星形胶质细胞(胶质细胞的一个子集)产生不同的转录因子,这些转录因子是控制细胞身份的关键蛋白质。这些实验表明,一种被称为DLX2的蛋白质的转录因子似乎可以将星形胶质细胞重新编程为能够产生神经元和多种胶质细胞亚型的神经干细胞样细胞。
研究人员证实了这些发现,他们使用了一种称为谱系追踪的技术,在这种技术中,他们跟踪了改变后的星形胶质细胞的后代,并进行了标记分析,表明这些新细胞具有预期的神经元或神经胶质细胞的特性。在Cecil H. and Ida Green生殖生物学科学中心和Lyda Hill生物信息系的妇产科助理教授Gary Hon博士的共同通讯作者团队的合作下,爱博网投领导者全球基因表达分析显示,促使星形胶质细胞产生DLX2似乎可以将其重编程为具有发育早期未成熟脑细胞和成年大脑再生龛细胞特征的干细胞样细胞。
张博士和他的同事们认为,DLX2可能有一天会被用作治疗创伤性脑损伤、中风和亨廷顿氏病等退行性疾病的工具。张教授实验室的研究人员正计划在动物模型上研究这种方法。
目前德克萨斯大学西南分校的研究人员为这项研究做出了贡献,包括Sergio Cananzi, Lei-Lei Wang和Yuhua Zou。其他参与者包括共同主要作者,现就职于杜克大学的李博勋;张云佳,现就职于中国北京基因组研究所;韩传辉,现任职于中国北京大学;以及现就职于中国清华大学的付杨新。
本研究由Welch基金会(I-1724和I-1926-20170325)、Decherd基金会、德克萨斯州阿尔茨海默氏症研究与护理联盟(TARCC2020)、肯特沃尔德雷普基金会神经生长与再生基础研究中心、美国国立卫生研究院(NS099073、NS092616、NS111776、NS117065、NS088095、DP2GM128203和UM1HG011996)、德克萨斯州癌症预防研究所(CPRIT) (RR140023和RP190451)、美国国家卫生研究院(NS099073、NS092616、NS111776、NS117065、NS088095)和美国国家卫生研究院(CPRIT) (RR140023和RP190451)资助。国防部(PR172060),巴勒斯威康基金(1019804),哈罗德C.西蒙斯综合癌症中心,以及绿色生殖生物学中心。爱博网投领导者
张博士是UT西南大学生物医学研究W.W. Caruth, Jr.学者。韩博士是CPRIT学者。
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