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近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自劍橋大學(xué)的科學(xué)家們通過研究揭示了隨著年齡增長大腦僵硬程度的增加導(dǎo)致大腦干細(xì)胞功能異常的分子機(jī)制，同時研究者還開發(fā)出了一種新方法能將老化的干細(xì)胞逆轉(zhuǎn)回年齡健康狀態(tài)；相關(guān)研究結(jié)果有望幫助研究人員理解機(jī)體大腦的老化過程以及如何開發(fā)治療年齡相關(guān)大腦疾病的新型療法。
隨著機(jī)體年齡增加，肌肉和關(guān)節(jié)都會變得僵硬，這就會使得日?；顒幼兊酶永щy，本文研究表明，我們的大腦也是如此，與年齡相關(guān)的大腦僵硬對大腦干細(xì)胞的功能或許有著重要影響。文章中，研究人員對年輕和老化大鼠的大腦進(jìn)行研究闡明了年齡相關(guān)大腦僵硬對少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（OPCs，oligodendrocyte progenitor cells）功能的影響。OPCs是一類對維持正常大腦功能非常重要的大腦干細(xì)胞，其對于髓磷脂的再生也非常重要，髓磷脂是神經(jīng)組織周圍的脂肪鞘，在多發(fā)性硬化癥中髓磷脂的再生常常會被損傷，機(jī)體老化對這些細(xì)胞的影響常常會誘發(fā)多發(fā)性硬化癥的發(fā)生，這些細(xì)胞的功能在老化的健康人群中同樣會下降。
為了確定老化OPCs的功能缺失是否可以被逆轉(zhuǎn)，研究人員將來自老化大鼠機(jī)體的老化OPCs轉(zhuǎn)移到了年輕大鼠柔軟的海綿狀大腦組織中去，值得注意的是，這些老化的大腦細(xì)胞能夠重新恢復(fù)活力，其行為非常像年輕更加強(qiáng)壯的細(xì)胞。這項研究中，研究人員在實驗室中開發(fā)出了具有可變僵硬程度的新型材料，并在受控環(huán)境下研究這些材料的生長及其對大鼠大腦干細(xì)胞的影響，這些材料能被工程化改造具有和年齡或老化大腦相似的柔軟程度。
為了深入理解大腦組織柔軟和僵硬影響細(xì)胞行為的分子機(jī)制，研究人員對細(xì)胞表面一種名為Piezo1的蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析，該蛋白質(zhì)能“告知”細(xì)胞其周圍的環(huán)境為柔軟或僵硬。研究者Kevin Chalut說道，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在僵硬材料上促進(jìn)年輕具有功能性的大鼠干細(xì)胞時，這些細(xì)胞就會表現(xiàn)出功能異常，并失去其再生的能力，實際上其行為與老化細(xì)胞相似。當(dāng)將老化的大腦細(xì)胞在柔軟材料上生長時，其功能就會表現(xiàn)得像年輕細(xì)胞一樣，換句話說，其能夠重新恢復(fù)年輕的活力。
當(dāng)研究者從老化大腦干細(xì)胞的表面剔除Piezo1蛋白后，他們就能夠誘騙細(xì)胞感知柔軟的周圍環(huán)境，甚至當(dāng)將細(xì)胞在僵硬材料上生長時也是如此。此外，當(dāng)在老化大鼠大腦中剔除OPCs上的Piezo1時，就會促進(jìn)細(xì)胞變得年輕并再次承擔(dān)正常的再生功能。研究者Susan Kohlhaas表示，多發(fā)性硬化癥是一種痛苦讓患者致殘的疾病，隨著時間推移，我們迫切需要開發(fā)出減緩并抑制患者殘疾的新型療法。這項研究中，研究人員闡明了大腦干細(xì)胞老化的分子機(jī)制，以及如何通過逆轉(zhuǎn)該過程來實現(xiàn)恢復(fù)大腦干細(xì)胞活力，后期研究人員將會基于本文研究開發(fā)出新型療法來治療多種與老化和多發(fā)性硬化癥相關(guān)的疾病，包括如何潛在恢復(fù)大腦失去的功能等。
原始出處：
Michael Segel, Bj?rn Neumann, Myfanwy F. E. Hill, et al. Niche stiffness underlies the ageing of central nervous system progenitor cells, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1484-9.
