Исследование открывает новые возможности понимания того, как активируются нейральные стволовые клетки в мозге взрослого человека
Нейробиолог из Университета Оттавы возглавил канадскую исследовательскую группу, которая раскрыла важные новые сведения о динамике активации нейральных стволовых клеток (НСК). Это стволовые клетки, которые строят нашу центральную нервную систему и самообновляются.
Совместная группа под руководством доктора Армена Сагателяна из Оттавского университета поставила перед собой цель пролить свет на то, как нейральные стволовые клетки интегрируют множество сигналов от различных типов клеток в мозге, и как они расшифровывают эти сигналы.
Это важные вопросы, поскольку то, как нервные стволовые клетки реагируют на сигналы в своей клеточной среде, определяет, останутся ли они в состоянии покоя, без деления, известном как «покой», или же они активируются для роста и деления, генерируя в этом процессе новые нейроны и глию.
Представленные результаты , опубликованные в Cell Stem Cell , безусловно, будут представлять глубокий интерес для ученых, изучающих ряд взрослых неврологических заболеваний и старение. В нейронном ландшафте пробуждение нервных стволовых клеток из состояния покоя, в котором они сохраняют ресурсы и энергию, является ключевым для нейронной регенерации и восстановления после травм мозга.
«Эти данные позволяют лучше понять, как можно активировать нервные стволовые клетки для генерации большего количества нейронов и глии с целью противодействия различным неврологическим расстройствам и старению. В настоящее время мы изучаем реакцию нервных стволовых клеток на некоторые из этих состояний», — говорит доктор Сагателян, руководитель канадского научного отдела по постнатальному нейрогенезу и старший автор новой публикации.
Клеточные отношения «родитель-ребенок»
Одно из направлений нового понимания сосредоточено на том, как стволовые клетки оборачиваются вокруг потомства, называемого «дочерними» клетками — генетически идентичными клетками, образующимися после деления родительской клетки.
Команда обнаружила, что нейронные стволовые клетки на самом деле получают постоянную обратную связь от своих болтливых дочерних клеток. Доктор Сагателян сравнивает это с «родительско-детскими отношениями», в которых родитель тесно настроен на обратную связь своего ребенка.
«Многие родители поймут это, поскольку им нравится получать новости или обратную связь от своих детей. Основываясь на этой обратной связи, родители либо сохранят уверенность в том, что все идет хорошо, либо предпримут какие-то действия», — говорит он, сравнивая эту динамику с клеточным состоянием покоя или активации.
Раскрытие этого скрытого механизма является важным открытием, поскольку оно открывает совершенно новую основу для понимания клеточных взаимоотношений в человеческом мозге.
«До сих пор считалось, что НСК только производят потомство и что между ними нет никакого взаимодействия», — говорит доктор Сагателян.
«Но наша работа поставила под сомнение это представление и показала, что между нервными стволовыми клетками и их потомством существует тесное структурно-функциональное взаимодействие, и что количество потомков или эффективность взаимодействия потомков и нервных стволовых клеток определяет, останутся ли нервные стволовые клетки в состоянии покоя или активируются для генерации нейронов и глии».
Вкратце, исследовательская группа обнаружила, что небольшое количество дочерних клеток приводит к активации нейральных стволовых клеток, в то время как большое количество потомков удерживает их в типичном состоянии покоя во взрослом мозге.
Кроме того, новое исследование расширяет наше понимание того, как НСК интегрируют и декодируют множество сигналов в пространстве и времени. Доктор Сагателян говорит, что исследование впервые раскрывает, что «кальциевая сигнализация в НСК позволяет интегрировать и декодировать все эти сигналы».
Информирование о будущих терапевтических методах
Эти новые окна понимания того, как НСК декодируют сигналы и как запускается их активация, предлагают большой потенциал для информирования о любых будущих методах лечения нарушений нейроразвития человека. Действительно, продвижение этого потенциала является следующим шагом для исследователей, поскольку они изучают вопросы, предложенные этой работой.
«Сейчас мы изучаем, как взаимодействие нервных стволовых клеток с различными типами клеток в их микроокружении изменяется при различных физиологических и патологических состояниях, а также при здоровом старении», — говорит доктор Сагателян, чья исследовательская лаборатория медицинского факультета сосредоточена на получении новых знаний, которые помогут ускорить регенерацию нейронов.
Исследование, начатое в Университете Лаваля, где до 2022 года располагалась лаборатория доктора Сагателяна, проводилось на медицинском факультете Оттавского университета, где передовая система двухфотонной визуализации позволила оценить функциональную активность нейральных стволовых клеток .
Секвенирование отдельных клеток и пространственная транскриптомика были выполнены сотрудниками Университета Торонто и Университета Британской Колумбии. Совместная работа по машинному обучению была проведена в Университете Лаваля.