渥太华大学的一位神经科学家领导了一支加拿大研究团队，揭示了神经干细胞（NSCs）激活动态的重要新见解。这些干细胞负责构建我们的中枢神经系统，并且能够自我更新。
该合作团队由渥太华大学的Armen Saghatelyan博士领导，旨在阐明神经干细胞如何整合来自大脑中不同类型细胞的多种信号——以及它们如何解码这些信号。
这些问题非常重要，因为NSCs对其细胞环境中的信号作出反应的方式决定了它们是保持在休眠、不分裂的状态（称为“静息状态”），还是被激活以生长和分裂，从而生成新的神经元和胶质细胞。
今天发表在《细胞干细胞》杂志上的研究结果将对研究成人神经疾病和衰老的科学家们产生深远的影响。在神经环境中，唤醒处于休眠状态的NSCs（它们在这种状态下保存资源和能量）对于神经再生和脑损伤修复至关重要。
“这些数据使我们更好地理解如何激活NSCs以生成更多的神经元和胶质细胞，从而对抗各种神经疾病和衰老。我们目前正在研究NSCs对其中一些条件的反应。”Saghatelyan博士说。他是加拿大产后神经发生研究主席，也是这篇新论文的资深作者。（神经发生是指大脑中新神经元形成的过程。）
细胞“亲子关系”
一个新见解集中在干细胞如何包裹其后代细胞——即“女儿”细胞，这是在母细胞分裂后产生的基因相同的细胞。
研究团队发现，神经干细胞实际上不断从其活跃的女儿细胞那里接收反馈。Saghatelyan博士将其比作一种“亲子关系”，在这种关系中，父母会密切关注孩子的反馈。
“许多父母都会对此感到共鸣，因为父母喜欢从孩子那里收到消息或反馈。根据这些反馈，父母要么安心地认为一切顺利，要么采取行动。”他将这种动态与细胞的静息或激活状态进行了比较。
揭示这一隐藏机制是一个重大发现，因为它为我们理解人类大脑中这种细胞关系提供了全新的框架。
直到目前为止，人们一直认为NSCs只产生后代细胞，而它们之间没有相互作用。但我们的工作挑战了这一观点，并表明NSCs与其后代之间存在紧密的结构和功能互动——后代的数量或后代-NSC相互作用的效率决定了神经干细胞是保持静息状态还是被激活以生成神经元和胶质细胞。”
渥太华大学 Armen Saghatelyan 博士
简而言之，研究团队发现，少量的女儿细胞会导致神经干细胞的激活，而大量的后代则会使它们在成人大脑中保持典型的静息状态。
此外，这项新研究还推进了我们对NSCs如何在空间和时间上整合和解码多种信号的理解。Saghatelyan博士表示，这项研究首次揭示了“NSCs中的钙信号传导允许整合和解码所有这些信号。”
为未来治疗提供信息
这些关于NSCs如何解码信号及其激活触发方式的新见解，为未来针对人类神经发育障碍的治疗方法提供了强大的潜力。事实上，推进这一潜力是研究合作者下一步的工作重点，他们正在探索这项工作所提出的问题。
“我们现在正在探索NSCs与其微环境中不同细胞类型之间的相互作用在不同生理和病理条件下以及健康衰老中的影响。”Saghatelyan博士说，他的医学院研究实验室专注于生成新的知识，以帮助促进神经再生。
这项研究始于拉瓦尔大学，当时Saghatelyan博士的实验室位于那里，直到2022年。该研究在渥太华大学医学院进行，利用先进的双光子成像系统评估神经干细胞的功能活动。单细胞测序和空间转录组学由多伦多大学和不列颠哥伦比亚大学的合作者完成。机器学习合作由拉瓦尔大学完成。
这项工作得到了加拿大卫生研究院（CIHR）、加拿大创新基金会（CFI）和加拿大研究主席计划的投资支持。
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