在可能被利用来加速中风或头部钝器伤恢复的研究中,加州大学旧金山分校的科学家报告称,基因工程改造后大脑某个区域出现孔洞的小鼠,由于该区域干细胞的作用而得以康复。这项发现将发表在12月15日出版的《细胞》杂志上。
首席研究员余-农·詹和他的团队开发了一种突变小鼠品系,这些小鼠在出生后不久接受注射后,其大脑的脑室下区(SVZ)——位于侧脑室(大脑主要通讯枢纽的一部分,两个腔室)侧壁的区域——没有发育出Numb和Numblike基因。詹之前确定,在果蝇中,Numb在干细胞发育成神经元的过程中发挥了作用。然而,詹并不完全确定Numb和功能相关的Numblike在哺乳动物大脑中发挥什么作用。通过敲除这些基因,他们能够研究其功能。
当詹在这些突变小鼠出生后一到两周进行尸检时,发现这些小鼠的脑室扩大了。“结果证明,”詹说,“这些蛋白质对于室管膜细胞之间形成的细胞连接的完整性非常重要,”室管膜细胞是构成脑室外层衬里的细胞。不仅这些小鼠在两周后的大脑中基本上出现了孔洞,而且这些动物的生长周期也显示出明显的紊乱。此外,根据詹的说法,“SVZ干细胞产生神经母细胞[分裂的细胞,会发育成神经细胞或神经元],这些神经母细胞迁移到小鼠的嗅球,当SVZ受损时,这些小鼠的嗅球会变小。” 詹的团队预计这些小鼠随时可能开始死亡。
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但是,它们坚持了下来。
到六周大时,缺失Numb和Numblike的小鼠的嗅球变大了,它们的生长也明显恢复正常。当研究人员检查这些小鼠的SVZ时,他们发现脑室的室管膜细胞已经被临时拼凑在一起。在检查了替换细胞后,研究人员发现它们已经发育出了Numb蛋白。显然,“由于我们的基因操作存在缺陷,一些SVZ干细胞逃脱了Numb缺失,”詹说。“而这些逃脱的干细胞介导了随后的修复。”
詹的团队认为,这种在他们的小鼠模型中重建细胞的机制有一天可能会被应用于治疗人类大脑中因中风或创伤造成的神经损伤;毕竟,细胞成分和蛋白质都存在于人类中。下一步是确定这些干细胞如何感知损伤,然后开始修复受损组织。“如果我们能弄清楚这是如何发生的,并确定它发生在人类神经干细胞中,”詹实验室的研究员蔡天 Kuo 说,“我们也许能够增强这种效果并将其用于治疗用途。”