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具有自我更新能力。
由渥太华大学的Armen Saghatelyan博士领导的合作团队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对细胞环境中信号的反应控制着它们是保持在称为“静止”的非分裂状态，还是被激活进行生长和分裂，从而生成新的神经元和胶质细胞。
今天在《细胞干细胞》杂志上发表的研究结果将引起研究成年神经疾病和衰老的科学家们的极大兴趣。在神经景观中，唤醒处于休眠状态、保存资源和能量的NSCs对于神经再生和脑损伤修复至关重要。
“这些数据使我们能够更好地理解如何激活NSCs以生成更多的神经元和胶质细胞，以对抗不同的神经疾病和衰老。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“父母-子女”关系
其中一个新见解集中在干细胞如何包裹其后代——称为“女儿”细胞——即在母细胞分裂后产生的遗传相同的细胞。
研究小组发现，神经干细胞实际上一直在接收来自其活跃的子代细胞的持续反馈。Saghatelyan博士将这种关系比作“父母-子女关系”，在这种关系中，父母密切关注孩子的反馈。
“许多父母会对此感到共鸣，因为父母喜欢从孩子那里得到消息或反馈。根据这些反馈，父母要么安心一切顺利，要么采取行动，”他说，将这种动态比作细胞的静止或激活状态。
揭示这一隐藏机制是一个重大发现，因为它为理解人脑中的这种细胞关系提供了全新的框架。
直到现在，人们还认为NSCs只产生后代，而且它们之间没有互动。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-功能互动——后代的数量或后代-NSC互动的效率决定了神经干细胞是保持静止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，研究小组发现，低数量的女儿细胞会导致神经干细胞的激活，而大量后代则使它们保持在成年大脑中的典型静止状态。
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。确实，推进这一潜力是研究合作者下一步要探索的问题。
“我们现在正在探索NSCs与不同细胞类型在其微环境中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知识以帮助促进神经元再生。
这项研究始于拉瓦尔大学，直到2022年Saghatelyan博士的实验室才搬到那里。研究是在渥太华大学医学院进行的，那里的尖端双光子成像系统使评估神经干细胞的功能活动成为可能。单细胞测序和空间转录组学是由多伦多大学和不列颠哥伦比亚大学的合作者完成的。机器学习合作是在拉瓦尔大学进行的。
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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