发现脑干细胞的“管家”机制

这些发现为神经系统的发展和神经系统疾病的再生治疗提供了新的见解

(2012年4月22日，纽约)——哥伦比亚大学医学中心(CUMC)的研究人员发现了一种控制大脑干细胞保留和释放的分子途径。这一发现为正常和异常神经发育提供了新的见解，并可能最终导致神经疾病和损伤的再生疗法。这些发现来自于博士实验室的合作努力。Anna Lasorella和Antonio Iavarone今天发表在《自然细胞生物学》网络版上。

这项研究建立在最近的一些研究的基础上，这些研究表明，干细胞驻留在支持和维持它们的特殊生态位或微环境中。

“从这项研究中，我们知道当干细胞脱离它们的生态位时，它们失去了干细胞的身份，并开始分化成特定的细胞类型，”共同资深作者Antonio Iavarone医学博士说，他是CUMC的病理学和神经学教授。

“然而，调节干细胞与其生态位相互作用的途径尚不清楚，”共同资深作者Anna Lasorella医学博士说，她是CUMC病理学和儿科学副教授，也是哥伦比亚干细胞倡议的成员。

在大脑中，干细胞龛位于脑室附近，脑室是大脑中充满液体的空间。该生态位内的神经干细胞(NSCs)被小心地调节，以便释放足够的细胞来填充特定的大脑区域，同时保持足够的供应储备。

在之前的研究中，dr。Iavarone和Lasorella专注于一种名为Id(分化抑制蛋白)的分子，它调节干细胞的各种特性。他们进行了目前的研究，以确定Id蛋白如何维持干细胞的特性。

该团队开发了一种基因改变的小鼠品系，其中Id蛋白在NSCs中被沉默或敲除。在缺乏Id蛋白的情况下，老鼠在出生后24小时内死亡。他们的大脑NSC增殖能力明显降低，他们的干细胞数量减少。

对这一品系小鼠NSCs的研究表明，Id蛋白直接调节一种名为Rap1GAP的蛋白质的产生，而Rap1又控制着细胞粘附的主要调节因子之一。研究人员发现，Id-Rap1GAP-Rap1通路对于NSCs粘附到其生态位和维持NSC至关重要。“可能还涉及其他途径，但我们认为这是关键途径，”伊瓦隆博士说。“有充分的理由相信，它在其他种类的干细胞中也有作用，我们的实验室现在正在研究这个问题。”

“这是一个新想法，”Lasorella博士补充道。“在这项研究之前，普遍认为NSCs是由生态位成分调控的，可以想象是通过释放化学引诱剂，如细胞因子。然而，我们的研究结果表明，干细胞的身份依赖于这种机制。”

伊瓦隆说，在这些发现可以用于治疗之前，还需要进行更多的研究。“多项研究表明，NSCs对缺血性中风或神经退行性疾病等侮辱有反应。如果我们能够理解如何操纵决定干细胞命运的途径，未来我们可能就能控制NSC的特性以达到治疗目的。”

“另一方面，”Lasorella博士补充说，“是要确定Id蛋白是否也维持了大脑中癌症干细胞的干细胞特性。”事实上，正常干细胞和癌症干细胞具有相同的特性和功能。由于癌症干细胞很难治疗，识别这些途径可能会为恶性脑肿瘤提供更有效的治疗方法。”

纽约长老会医院/哥伦比亚大学医学中心赫伯特·欧文综合癌症中心主任Stephen G. Emerson医学博士补充说，“了解允许干细胞发育成成熟细胞的途径可能最终导致更有效、更少毒性的癌症治疗。”这项美丽的研究为治疗脑瘤开辟了一种完全出乎意料的方法。”

这篇论文的标题是“Id蛋白同步干细胞和锚定到神经干细胞的生态位”。其他贡献者有Francesco Niola (CUMC)， Xudong Zhao (CUMC)， Devendra Singh (CUMC)， Angelica Castano (CUMC)， Ryan Sullivan (CUMC)， Mario Lauria (Telethon Genetics and Medicine, Naples, Italy)， hongsong Nam (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York)， Yuan Zhuang (Duke University Medical Center, Durham, North Carolina)，罗伯特·贝内兹拉(纪念斯隆-凯特琳)和迭戈·迪·贝纳多(Telethon遗传学和医学研究所)。

本研究得到了美国国家癌症研究所R01CA101644、R01CA131126、R01CA085628、R01CA127643和美国国家神经疾病与卒中研究所R01NS061776的资助。

作者声明没有经济或其他利益冲突。

哥伦比亚大学医学中心在基础、临床前和临床研究、医学和健康科学教育以及病人护理方面具有国际领先地位。医疗中心培养未来的领导者，包括内科医生和外科医生学院、梅尔曼公共卫生学院、牙科医学院、护理学院的许多医生、科学家、公共卫生专业人员、牙医和护士的专门工作，艺术与科学研究生院的生物医学部门，以及联合研究中心和机构。成立于1767年，哥伦比亚的内科和外科医生学院是该国第一个授予医学博士学位的机构，是该国最挑剔的医学院之一。哥伦比亚大学医学中心是纽约市和纽约州最大的医学研究企业的所在地，也是美国最大的研究企业之一。

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