來自盧森堡大學盧森堡系統(tǒng)生物醫(yī)學中心(LCSB)和德國癌癥研究中心(DKFZ)的科學家們已經(jīng)能夠恢復衰老小鼠大腦中的干細胞。恢復活力的干細胞改善了老鼠大腦中受傷或患病區(qū)域的再生。研究人員希望他們的方法將為再生醫(yī)學提供新的動力，并促進干細胞療法的發(fā)展。
他們的研究結(jié)果在雜志今天發(fā)表細胞。構(gòu)成器官的所有細胞都來自干細胞。它們分裂，由此產(chǎn)生的細胞發(fā)育成特定的組織細胞，形成腦，肺或骨髓。然而，隨著年齡的增長，生物體的干細胞喪失了增殖能力。他們中的許多人陷入了永jiu的靜止狀態(tài)。
為了盡可能準確地創(chuàng)建干細胞行為的計算模型，由Antonio del Sol教授領導的LCSB計算生物學小組應用了一種新穎的方法。“干細胞生活在一個利基市場，它們不斷與其他細胞和細胞外成分相互作用。在計算機上模擬這么多復雜的分子相互作用是非常困難的。所以我們改變了觀點。我們不再考慮外部因素是什么了影響干細胞，并開始考慮干細胞的內(nèi)部狀態(tài)在其定義的利基中會是什么樣的。“
這種新方法導致計算生物學小組的Srikanth Ravichandran博士開發(fā)出一種新的計算模型：“我們的模型可以確定哪些蛋白質(zhì)對其特定干細胞的功能狀態(tài)負責 - 意味著它是否會分裂或我們的模型依賴于哪些基因被轉(zhuǎn)錄的信息。現(xiàn)代細胞生物學技術(shù)可以在單細胞分辨率下分析基因表達。“
以前不知道為什么老鼠大腦中的大部分干細胞都處于靜止狀態(tài)。LCSB的研究人員從他們的計算模型中發(fā)現(xiàn)了一種名為sFRP5的分子，該分子可以保持神經(jīng)元干細胞在老鼠體內(nèi)無活性，并通過阻斷對細胞分化至關重要的Wnt途徑來阻止增殖。
細胞的復興
然后，德國癌癥研究中心(DKFZ)合作者的神經(jīng)干細胞的長期專業(yè)知識來自于：首先在培養(yǎng)皿中研究干細胞，然后直接在小鼠中研究干細胞，他們可以通過實驗驗證計算預測。當中和sFRP5的作用時，靜止的干細胞確實開始更積極地增殖。因此，他們再次被招募用于衰老大腦中的再生過程。“隨著sFRP5的失活，細胞經(jīng)歷了一種復興，”del Sol說：“因此，老鼠腦中活性干細胞與休眠干細胞的比例幾乎與幼年動物一樣有利。”
“我們的研究結(jié)果是實施干細胞療法的重要一步，例如神經(jīng)退行性疾病，”Antonio del Sol說。“我們能夠證明，通過計算模型，可以確定干細胞特定狀態(tài)的基本特征。” 這種方法不于研究大腦。它還可以用于模擬體內(nèi)其他器官的干細胞。“希望這將為再生醫(yī)學開辟道路，”德爾索爾說。
