來自盧森堡大學(xué)盧森堡系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)中心(LCSB)和德國癌癥研究中心(DKFZ)的科學(xué)家們已經(jīng)能夠恢復(fù)衰老小鼠大腦中的干細(xì)胞?；謴?fù)活力的干細(xì)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(xué)提供新的動力，并促進(jìn)干細(xì)胞療法的發(fā)展。

他們的研究結(jié)果在雜志今天發(fā)表細(xì)胞。構(gòu)成器官的所有細(xì)胞都來自干細(xì)胞。它們分裂，由此產(chǎn)生的細(xì)胞發(fā)育成特定的組織細(xì)胞，形成腦，肺或骨髓。然而，隨著年齡的增長，生物體的干細(xì)胞喪失了增殖能力。他們中的許多人陷入了永jiu的靜止?fàn)顟B(tài)。

為了盡可能準(zhǔn)確地創(chuàng)建干細(xì)胞行為的計算模型，由Antonio del Sol教授領(lǐng)導(dǎo)的LCSB計算生物學(xué)小組應(yīng)用了一種新穎的方法。“干細(xì)胞生活在一個利基市場，它們不斷與其他細(xì)胞和細(xì)胞外成分相互作用。在計算機(jī)上模擬這么多復(fù)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(xì)胞，并開始考慮干細(xì)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(dǎo)致計算生物學(xué)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(xì)胞的功能狀態(tài)負(fù)責(zé) - 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(xì)胞生物學(xué)技術(shù)可以在單細(xì)胞分辨率下分析基因表達(dá)。“

以前不知道為什么老鼠大腦中的大部分干細(xì)胞都處于靜止?fàn)顟B(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(xì)胞在老鼠體內(nèi)無活性，并通過阻斷對細(xì)胞分化至關(guān)重要的Wnt途徑來阻止增殖。

細(xì)胞的復(fù)興

然后，德國癌癥研究中心(DKFZ)合作者的神經(jīng)干細(xì)胞的長期專業(yè)知識來自于：首先在培養(yǎng)皿中研究干細(xì)胞，然后直接在小鼠中研究干細(xì)胞，他們可以通過實驗驗證計算預(yù)測。當(dāng)中和sFRP5的作用時，靜止的干細(xì)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(xì)胞經(jīng)歷了一種復(fù)興，”del Sol說：“因此，老鼠腦中活性干細(xì)胞與休眠干細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞。“希望這將為再生醫(yī)學(xué)開辟道路，”德爾索爾說。