德国慕尼黑GSF国家环境与健康研究中心干细胞研究所的马吉达娜·戈特教授领导的研究小组近日发现,使用特殊的调节蛋白,星形胶质细胞能分化成功能性神经细胞,这有望成为替代因伤痛或疾病而受损的脑细胞的新方法。
人脑中的大多数细胞并不是神经细胞而是星形胶质细胞。以前,人们一直将胶质细胞仅看作将神经细胞连接在一起的“胶粘剂”。几年前,该研究小组已证明,这些胶质细胞在生长过程中同干细胞一样,能分化成功能性的神经细胞。但是,该细胞在生长后期分化能力消失。于是,成年人的大脑受损后,胶质细胞不能再产生任何神经细胞。
为了能使该过程一直发挥作用,科学家研究了在胶质细胞生长分化成神经细胞的过程中,究竟是什么分子开关起了重要作用。分子开关是精确控制细胞内信号传递反应的蛋白质。研究人员将这些调节蛋白引入成人大脑的胶质细胞中,通过开启神经元蛋白的表达而使胶质细胞获得响应,从而使胶质细胞能继续分化成神经细胞。
研究人员证明,从胶质细胞中再生出新的功能性神经细胞,单个调节蛋白就足够。他们指出,胶质细胞需要较多的时日重新编程,直到它们长成正常神经细胞的样子,具有正常神经细胞明显的电特性。这个结果令人振奋,因为从成人的胶质细胞中再生出功能正常的神经细胞非常关键,这意味着科学家在发现替代受损脑细胞的神经细胞之路上迈出了一大步。
20世纪初,德国神经病学家费尔德曾断言,受损的脑细胞不可再生。受到“神经细胞不可再生”理论的影响,近一个世纪以来,医学界把脑病治疗的重点主要放在脑血管上,而对脑细胞修复的研究相对滞后。直到2006年,科学家才发现,成人脑细胞被植入实验鼠大脑后,仍可生长出新的神经细胞。
由马格达勒那·古茨教授领导的研究小组在因受伤或疾病造成的受损脑细胞的再生治疗领域又一次取得进展。他们发现,大脑中的一种支援性细胞,即星形胶质细胞,可以利用特殊的调节蛋白分化出功能性神经细胞。这项研究是德国国家环境与健康研究中心干细胞研究院和慕尼黑路德维格·马克西米利安大学联合进行的。
人类大脑中的主要细胞并不是神经细胞,而是星形神经胶质细胞,又称为“星形胶质(astroglia)”。古茨教授解释称:“胶质有‘胶水’的意思,顾名思义,直今这些细胞仍被认为仅仅是一种可以把神经细胞粘在一起的‘胶水’。”
几年以前,该研究小组已经能够证明这些胶质细胞在发育过程中具有干细胞功能。这意味着它们能够分化为功能性神经细胞。可是,胶质细胞在发育后期丧失了这一功能,从而导致大脑在受伤后胶质细胞再也无法产生神经细胞。
为了能够逆转这一发育过程,该研究小组对发育过程中胶质细胞产生神经细胞所必需的分子开关(即调节蛋白)进行了研究。他们将这些调节蛋白引入取自新生大脑的胶质细胞中,试验证明胶质细胞确实产生了反应,打开了神经蛋白的表达功能。
目前,贝内迪克特·伯尔宁格博士能够证明单一调节蛋白足以使胶质细胞产生新的功能性神经细胞。通过在延时显微镜下对胶质转变为神经细胞的过程进行实时观察,他们发现胶质细胞在呈现正常的神经细胞形状之前,需要几天的程序调整时间。伯尔宁格博士强调称:“新生的神经细胞还具有正常神经细胞所具有的典型的电生理特性。我们可以通过电记录仪来证明这一点。”
古茨教授强调称:“我们的研究结果是非常令人鼓舞的,因为通过新生胶质细胞产生功能正常的神经细胞是很重要的一步,它将使我们有能力更换受伤大脑中的功能性神经细胞。”