推翻单一干细胞理论：哺乳动物大脑中发现了第二种干细胞

在成年哺乳动物的大脑中，神经干细胞保证了新的神经细胞，即神经元的不断形成。这个过程被称为成年神经发生，帮助鼠维持它们的嗅觉。一个研究小组最近在鼠大脑中发现了第二种干细胞群，它主要参与成年鼠嗅球中新神经元的产生。

　　

在成年哺乳动物的大脑中，神经干细胞保证了新的神经细胞，即神经元的不断形成。这个过程被称为成年神经发生，帮助小鼠维持它们的嗅觉。海德堡大学跨学科神经科学中心(IZN)的Francesca Ciccolini博士领导的研究小组最近在小鼠大脑中发现了第二个干细胞群。这种新型干细胞，而不是之前已知的那种，主要参与了成年小鼠嗅球中新神经元的产生。

到目前为止，关于神经发生的科学研究都集中在所谓的顶点干细胞（apical stem cells）上。Ciccolini博士解释说:“长期以来，它们被认为是成年小鼠大脑中唯一的干细胞群，也是神经细胞形成的主要驱动力。”这些神经干细胞位于侧脑室附近的脑室下区。它们曾经被认为形成了前体细胞，然后在小鼠的嗅球中分化为中间神经元，即调节刺激在相互连接的神经元之间传递的神经细胞。海德堡大学的研究人员推翻了单一干细胞类型理论和顶点干细胞负责神经发生的假设。

最初，神经生物系的研究人员正在研究小鼠大脑中所谓的孤独干细胞群在不同情况下的表现。他们使用了转基因动物，这些动物的神经干细胞被细胞核中活跃的染料染成绿色。神经生物学家惊讶地发现，大多数绿色细胞没有显示出已知的顶点干细胞的特征。“起初，我们认为它们可能是星形胶质细胞，帮助细胞确保神经元能够完成它们的工作。但在我们进行了一些功能分析后，很快就清楚了，这肯定是一个独立的干细胞群，”Ciccolini博士强调说。

进一步的研究表明，新发现的干细胞类型在形态学和功能上都与已知种群不同。这种细胞与侧脑室没有接触，因此被称为基底细胞。研究人员确定，基底干细胞——而不是顶点干细胞——负责嗅球神经元的形成。为了证明这一点，他们分别标记了两种细胞群，然后观察标记的神经元是否出现在嗅球中。Francesca Ciccolini解释道:“这只会发生在基础人群被标记的时候。”当只标记顶点干细胞时，嗅球中无法检测到新的标记神经元。

海德堡大学的科学家还发现，小鼠大脑中的干细胞类型和前体细胞通过所谓的notch相互作用相互交流。一个同名的受体起着至关重要的作用，它控制着细胞增殖的速度，并监控着细胞分化的过程。Francesca Ciccolini工作小组的博士研究员Katja Baur解释说:“缺口的活动决定了干细胞是否仍然是干细胞还是发育成神经细胞。”她补充说:“我们怀疑，顶点干细胞干预了notch信号通路的激活，可以抑制增殖和神经发生。”除此之外，它还能防止干细胞库的耗尽。

Ciccolini博士强调说:“我们发现在成年动物的小鼠大脑中存在另一种干细胞类型，这为神经元形成的过程提供了新的线索。”人类的大脑也有类似的干细胞，它们参与了脑肿瘤的形成。海德堡大学的研究人员希望他们的工作也将为这类肿瘤的发展和可能的治疗提供新的线索。

Katja Baur, Yomn Abdullah, Claudia Mandl, Gabriele Hölzl‐Wenig, Yan Shi, Udo Edelkraut, Priti Khatri, Anna M Hagenston, Martin Irmler, Johannes Beckers, Francesca Ciccolini. A novel stem cell type at the basal side of the subventricular zone maintains adult neurogenesis. EMBO reports, 2022; 23 (9)