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，并具有自我更新的能力。
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对细胞环境中的信号反应决定了它们是保持在静止、不分裂的状态（称为“休眠”），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。
今天在《Cell Stem Cell》上发表的研究结果无疑将引起研究成人神经疾病和衰老的科学家们的极大兴趣。在神经领域，唤醒处于休眠状态的NSCs（在这种状态下它们会保存资源和能量）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，从而对抗各种神经疾病和衰老。我们目前正在研究NSCs对其中一些状况的反应，”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——被称为“女儿”细胞——这是母细胞分裂后产生的基因相同的细胞。
研究团队发现，神经干细胞实际上一直在接收来自其活跃的女儿细胞的持续反馈。Saghatelyan博士将其比作一种“亲子关系”，在这种关系中，父母密切关注孩子的反馈。
“许多父母都能理解这一点，因为父母喜欢从孩子那里获得消息或反馈。根据这种反馈，父母要么感到安心，认为一切顺利，要么采取行动，”他解释道，将这种动态比作细胞的休眠或激活状态。
揭示这一隐藏机制是一个重大发现，因为它为我们提供了一个全新的框架来理解人脑中的这种细胞关系。
“直到现在，人们还认为NSCs只产生后代，而它们之间没有互动。但我们的工作挑战了这一观点，表明NSCs与其后代之间存在紧密的结构功能互动——并且后代的数量或后代-NSC互动的效率决定了神经干细胞是保持休眠还是被激活以生成神经元和胶质细胞。”
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保持在成年大脑中典型的休眠状态。
此外，这项新研究还加深了我们对NSCs如何在时间和空间上整合和解码多种信号的理解。Saghatelyan博士表示，该研究首次揭示了“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机制的新见解，为未来治疗人类神经发育障碍提供了巨大的潜力。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。
“我们现在正在探讨在不同的生理和病理条件下，以及在健康衰老过程中，NSCs与其微环境中不同细胞类型的相互作用是如何受到影响的，”Saghatelyan博士说，他的医学院研究实验室专注于生成新的知识，以帮助促进神经元再生。
这项研究始于拉瓦尔大学，在那里Saghatelyan博士的实验室一直运作到2022年。随后在渥太华大学医学院进行，那里先进的双光子成像系统使得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由多伦多大学和英属哥伦比亚大学的合作者完成。机器学习合作在拉瓦尔大学进行。
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支持。
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