近期，來自德國癌癥研究中心（DFKZ）和海德堡大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于星形膠質(zhì)細(xì)胞表觀遺傳變化的研究，揭示了這些細(xì)胞在健康狀態(tài)和缺血條件下的干細(xì)胞特性。研究成果發(fā)表于《自然》期刊，文章標(biāo)題為《DNA甲基化調(diào)控星形膠質(zhì)細(xì)胞在健康與缺血中的干細(xì)胞特性》。

大多數(shù)星形膠質(zhì)細(xì)胞在大腦中起支持神經(jīng)細(xì)胞的作用，而大腦中的干細(xì)胞則是一類特殊的星形膠質(zhì)細(xì)胞，能夠分化為各種不同類型的腦細(xì)胞。通過對小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大腦缺血時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)在表觀遺傳層面發(fā)生重編程，轉(zhuǎn)化為腦干細(xì)胞，并進(jìn)一步分化為神經(jīng)前體細(xì)胞。此發(fā)現(xiàn)對再生醫(yī)學(xué)具有重要意義，表明星形膠質(zhì)細(xì)胞有可能被重新編程，用于替代受損的神經(jīng)細(xì)胞。

在研究中，科學(xué)家們探討了普通星形膠質(zhì)細(xì)胞與腦干細(xì)胞之間的聯(lián)系。他們從小鼠大腦的腦室-腦室下區(qū)（vSVZ）中分離出了這兩種細(xì)胞，并分析了它們的基因表達(dá)及DNA甲基化模式。結(jié)果顯示，腦干細(xì)胞的甲基化模式與其他星形膠質(zhì)細(xì)胞有所不同，特別是在神經(jīng)前體細(xì)胞中使用的某些基因在腦干細(xì)胞中被去甲基化，從而使這些細(xì)胞可以激活相關(guān)基因，進(jìn)而生成神經(jīng)細(xì)胞。正常的星形膠質(zhì)細(xì)胞則通過DNA甲基化阻斷了這一途徑。

研究人員還探討了是否可以通過改變甲基化模式，將vSVZ以外區(qū)域的星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腦干細(xì)胞。如果能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，將為再生醫(yī)學(xué)在修復(fù)大腦受損區(qū)域方面帶來新的希望。研究團(tuán)隊(duì)的Ana Martin-Villalba博士指出，若能精準(zhǔn)調(diào)控DNA甲基化模式，可能為治療神經(jīng)疾病提供一種全新的療法，通過生成新的神經(jīng)元來修復(fù)損傷。

研究人員參考了此前關(guān)于中風(fēng)或腦損傷的研究，得知當(dāng)大腦的血供中斷時(shí)，新生神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量會(huì)增加。為了驗(yàn)證甲基化變化是否參與這一過程，他們通過短時(shí)間切斷小鼠的大腦供血進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有典型干細(xì)胞甲基化特征的星形膠質(zhì)細(xì)胞不僅出現(xiàn)在vSVZ外，還伴隨著更多的神經(jīng)前體細(xì)胞生成。

海德堡大學(xué)項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人Simon Anders博士表示：“血供中斷似乎會(huì)促使某些區(qū)域的星形膠質(zhì)細(xì)胞重新分配DNA上的甲基標(biāo)記，從而激活它們的干細(xì)胞程序。重編程后的細(xì)胞開始分裂并形成新的神經(jīng)元前體。如果我們能夠更好地理解這些過程，未來或許可以通過特定手段刺激新神經(jīng)元的形成。例如，在中風(fēng)后，我們可以增強(qiáng)大腦的自愈能力，幫助修復(fù)受損區(qū)域。”

參考文獻(xiàn)：DNA methylation controls stemness of astrocytes in health and ischaemia, Lukas P. M. Kremer, Santiago Cerrizuela, Hadil El-Sammak, Mohammad Eid Al Shukairi, Tobias Ellinger, Jannes Straub, Aylin Korkmaz, Katrin Volk, Jan Brunken, Susanne Kleber, Simon Anders & Ana Martin-Villalba.?Nature?(2024)

編輯：王洪

排版：李麗