生长大脑:在小鼠干细胞中发现的两步控制机制
科学家们已经确定了未分化干细胞向健康脑细胞发育转变的两种截然不同的控制机制。这项用老鼠进行的基础研究可能为将来神经退行性疾病和脊髓损伤的再生医学治疗提供参考。
当胚胎发育时，茎干细胞分化成成体所需的所有类型的细胞。神经干细胞首先分化为神经元或神经细胞，然后分化为脑中的星形细胞支持细胞大脑．随着胚胎的成熟，神经干细胞失去了产生神经元的潜能。
东京大学的Yukiko Gotoh教授领导了一个科学家团队，他们发现了神经干细胞如何失去产生神经元的潜能的表观遗传控制机制。
“神经干细胞在分化成其他细胞类型时产生的细胞更少，这是再生医学的一个悖论。我们希望培养特定类型的细胞，而且是大量的细胞。”
所有的人体细胞都有相同的DNA，但不同的基因被打开或关闭，从而产生不同的细胞类型。要理解大脑发育在美国，研究人员研究了一种名为多梳抑制复合体1 (polycomb repression complex 1, PRC1)的蛋白质如何控制神经干细胞内与神经功能相关的基因表达。早期的研究结果显示，PRC1在干细胞中调节基因表达，但没有具体说明如何和何时调节。
他们收集了在母鼠体内生长到胚胎发育中期(即受孕后11天)的小鼠胚胎的大脑神经干细胞。然后，研究人员将这些细胞分为两组，在体外生长不同时期:一组直到达到神经发育的早期阶段，即神经元形成的阶段，另一组直到细胞变成星形胶质细胞的后期阶段。
“神经干细胞必须掌握自己的日程表。即使在体外生长时，它们也能正常分化为神经元，然后分化为星形胶质细胞。”
研究人员发现，在神经干细胞产生神经元的大脑发育早期阶段，PRC1通过添加一种名为泛素的分子的活性抑制与神经元功能相关的基因。然后，在大脑发育的后期干细胞转而生产星形胶质细胞，添加泛素的活动就变得不必要了。相反，PRC1在后期成为这些基因上的聚簇(聚合物)。
PRC1对神经元功能相关基因的抑制在早期是短暂的，而在晚期则是永久性的阶段的大脑发育。
了解大脑发育两个不同阶段的不同控制机制，可能为研究人员提供新的操作工具神经干细胞．研究结果也可能有助于开发改变细胞类型的方法:例如，从成年患者体内收集星形胶质细胞，并将这些细胞转化为新的细胞神经元．
了解大脑最初是如何发育不同类型的细胞有助于研究人员想象如何设计神经退行性疾病的治疗方法，如阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩性侧索硬化症(肌萎缩侧索硬化症或卢伽雷氏症)，当这些细胞受损时。科学家们也可以利用同样的信息来治疗身体其他部位的神经元损伤，包括脊髓损伤和其他疾病。
