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近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自劍橋大學的科學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致大腦干細胞功能異常的分子機制，同時研究者還開發(fā)出了一種新方法能將老化的干細胞逆轉回年齡健康狀態(tài)；相關研究結果有望幫助研究人員理解機體大腦的老化過程以及如何開發(fā)治療年齡相關大腦疾病的新型療法。
隨著機體年齡增加，肌肉和關節(jié)都會變得僵硬，這就會使得日常活動變得更加困難，本文研究表明，我們的大腦也是如此，與年齡相關的大腦僵硬對大腦干細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行研究闡明了年齡相關大腦僵硬對少突膠質(zhì)前體細胞（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，機體老化對這些細胞的影響常常會誘發(fā)多發(fā)性硬化癥的發(fā)生，這些細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，研究人員將來自老化大鼠機體的老化OPCs轉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，這些老化的大腦細胞能夠重新恢復活力，其行為非常像年輕更加強壯的細胞。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胞行為的分子機制，研究人員對細胞表面一種名為Piezo1的蛋白質(zhì)進行了分析，該蛋白質(zhì)能“告知”細胞其周圍的環(huán)境為柔軟或僵硬。研究者Kevin Chalut說道，我們發(fā)現(xiàn)，當在僵硬材料上促進年輕具有功能性的大鼠干細胞時，這些細胞就會表現(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胞相似。當將老化的大腦細胞在柔軟材料上生長時，其功能就會表現(xiàn)得像年輕細胞一樣，換句話說，其能夠重新恢復年輕的活力。
當研究者從老化大腦干細胞的表面剔除Piezo1蛋白后，他們就能夠誘騙細胞感知柔軟的周圍環(huán)境，甚至當將細胞在僵硬材料上生長時也是如此。此外，當在老化大鼠大腦中剔除OPCs上的Piezo1時，就會促進細胞變得年輕并再次承擔正常的再生功能。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胞老化的分子機制，以及如何通過逆轉該過程來實現(xiàn)恢復大腦干細胞活力，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)性硬化癥相關的疾病，包括如何潛在恢復大腦失去的功能等。
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.
