研究發(fā)現(xiàn)，靜止和激活的干細胞之間不同的細胞過程

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)中干細胞的不同狀態(tài)，這增加了他們研究干細胞衰老方式的機會。

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，和單細胞遺傳物質(zhì)的測序來研究神經(jīng)干細胞的行為。自體熒光通常被認為是一種障礙，因為它會模糊研究人員用來追蹤細胞內(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胞的休眠狀態(tài)，即靜止?fàn)顟B(tài)。

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

“靜止?fàn)顟B(tài)非常重要，因為從靜止?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胞狀態(tài)下的成體神經(jīng)干細胞，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)，或者細胞是否被激活，進入細胞周期。”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，她的實驗室一直在開發(fā)熒光壽命成像技術(shù)，以研究與單細胞相關(guān)的自熒光特征。

當(dāng)細胞從活躍狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)時，某些對新陳代謝重要的蛋白質(zhì)的存在和豐度就會發(fā)生變化。這些分子改變了光被吸收和發(fā)射出細胞的方式。通過聚焦細胞中以關(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)細胞狀態(tài)相匹配的光“特征”。

“細胞內(nèi)的這些自然信號可以可靠地識別細胞的功能和身份，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)干細胞中的RNA(一種用于產(chǎn)生細胞中發(fā)生事情的蛋白質(zhì)的DNA的工作副本)進行測序，研究人員證實了細胞狀態(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，研究肌肉干細胞中存在的獨特的自體熒光特征。

Moore說:“現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，這項研究不僅創(chuàng)造了一種工具，而且讓我們對靜止和激活的神經(jīng)干細胞之間不同的細胞過程有了獨特的見解，我更加強烈地感覺到，根據(jù)它們的行為方式和它們表達一種蛋白質(zhì)的方式來識別細胞，將把研究從靜態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到動態(tài)系統(tǒng)。”

“我們可以研究這些細胞在不破壞它們的情況下隨著時間的推移而變化，同時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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