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科学家揭示了神经干细胞激活的协调性

在所有成年脊椎动物中,都可以募集神经干细胞以在大脑中产生新的神经元。但是,对于这些所谓的“激活”过程知之甚少。

巴斯德研究所,CNRS和特拉维夫大学的科学家与ÉcolePolytechnique和INRAE合作,已经成功地进行了3D可视化以及斑马鱼脊椎动物模型的成年大脑中神经干细胞激活的时空分布分析。

他们的发现首次证明了这些细胞的激活事件在时间和空间上是协调的。特别是,这些结果可能有助于增进我们对脑肿瘤形成过程中触发的调节过程的了解。这些发现发表在2021年4月5日的《细胞干细胞》杂志上。

在脊椎动物(包括人)的许多成年器官中发现的干细胞能够增殖和分化,以产生新的功能性细胞。例如,大脑中的干细胞(神经干细胞)在成年后会产生新的神经元。大多数时候,神经干细胞处于休眠状态,称为“静止”。为了产生神经元,它们必须首先激活然后分裂。这个激活阶段至关重要:这是干细胞募集的先决条件,对于它们的存活(过度激活的细胞会很快耗尽)和所形成的神经元的位置和类型也至关重要。

在它们的适当位置,神经干细胞以随机顺序和异步地激活并返回到休眠状态,这表明这些事件可能在细胞群体水平上得到了协调。巴斯德研究所斑马鱼神经遗传学研究组的科学家选择了斑马鱼来检验这一假设,因为斑马鱼的成年大脑含有大量的神经干细胞,否则它们类似于哺乳动物干细胞。通过成年鱼的活体(非侵入性)双光子成像,他们能够在其小生境中拍摄干细胞数周,并实时研究每个细胞相对于邻近细胞的激活模式。实时和长期计算仿真中进行的空间统计分析和建模证明了活化细胞产生的抑制性相互作用的存在,将其他相邻干细胞的激活延迟几天。通过在体内施用药理学分子,科学家还确定了所涉及的分子途径,即Notch信号传导途径。最后,他们证明了这些相互作用能够在时间和空间上稳定地产生神经元。

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