研究發(fā)現(xiàn)，靜止和激活的干細(xì)胞之間不同的細(xì)胞過程

多虧了威斯康星大學(xué)麥迪遜分校開發(fā)的一種工具，研究人員可以利用生物標(biāo)本自然發(fā)出的光來更好地研究神經(jīng)系統(tǒng)中干細(xì)胞的不同狀態(tài)，這增加了他們研究干細(xì)胞衰老方式的機(jī)會(huì)。

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究小組結(jié)合了自體熒光——自然光發(fā)射，和單細(xì)胞遺傳物質(zhì)的測序來研究神經(jīng)干細(xì)胞的行為。自體熒光通常被認(rèn)為是一種障礙，因?yàn)樗鼤?huì)模糊研究人員用來追蹤細(xì)胞內(nèi)特定信號的發(fā)光標(biāo)簽。然而，在他們的新技術(shù)中，研究人員發(fā)現(xiàn)自體熒光的特征可以用來研究干細(xì)胞的休眠狀態(tài)，即靜止?fàn)顟B(tài)。

他們最近在《細(xì)胞干細(xì)胞》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

“靜止?fàn)顟B(tài)非常重要，因?yàn)閺撵o止?fàn)顟B(tài)中退出是在成年大腦中制造新生神經(jīng)元的限速步驟。衰老和神經(jīng)系統(tǒng)疾病限制了這種休眠狀態(tài)的退出，所以我們非常需要研究不同細(xì)胞狀態(tài)下的成體神經(jīng)干細(xì)胞，我們的目標(biāo)是創(chuàng)造一種新的工具，可以識別成體神經(jīng)干細(xì)胞是否處于靜止?fàn)顟B(tài)及其不同的亞狀態(tài)(休眠或靜止靜止)，或者細(xì)胞是否被激活，進(jìn)入細(xì)胞周期。”該研究的資深作者、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)中心成員、神經(jīng)科學(xué)教授Darcie Moore說。

Moore的合作伙伴是Melissa Skala，她是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程教授，她的實(shí)驗(yàn)室一直在開發(fā)熒光壽命成像技術(shù)，以研究與單細(xì)胞相關(guān)的自熒光特征。

當(dāng)細(xì)胞從活躍狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)時(shí)，某些對新陳代謝重要的蛋白質(zhì)的存在和豐度就會(huì)發(fā)生變化。這些分子改變了光被吸收和發(fā)射出細(xì)胞的方式。通過聚焦細(xì)胞中以關(guān)鍵方式隨靜止變化的部分發(fā)出的光，研究人員確定了與目標(biāo)細(xì)胞狀態(tài)相匹配的光“特征”。

“細(xì)胞內(nèi)的這些自然信號可以可靠地識別細(xì)胞的功能和身份，這就像大自然在試圖告訴我們生命的所有秘密。”

通過對他們所研究的小鼠神經(jīng)干細(xì)胞中的RNA(一種用于產(chǎn)生細(xì)胞中發(fā)生事情的蛋白質(zhì)的DNA的工作副本)進(jìn)行測序，研究人員證實(shí)了細(xì)胞狀態(tài)和光特征之間的匹配。

通過識別和解碼這些自身熒光特征，這一研究組開發(fā)了一種工具，可以幫助研究成人神經(jīng)系統(tǒng)疾病和衰老，但也有可能擴(kuò)展到神經(jīng)科學(xué)之外。他們已經(jīng)開始與麥吉爾大學(xué)(McGill University)人類遺傳學(xué)教授Colin Crist合作，研究肌肉干細(xì)胞中存在的獨(dú)特的自體熒光特征。

Moore說:“現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)研究不僅創(chuàng)造了一種工具，而且讓我們對靜止和激活的神經(jīng)干細(xì)胞之間不同的細(xì)胞過程有了獨(dú)特的見解，我更加強(qiáng)烈地感覺到，根據(jù)它們的行為方式和它們表達(dá)一種蛋白質(zhì)的方式來識別細(xì)胞，將把研究從靜態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。”

“我們可以研究這些細(xì)胞在不破壞它們的情況下隨著時(shí)間的推移而變化，同時(shí)也看到這些功能指標(biāo)是如何變化的，這是非常令人興奮的。”

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