柔软表面上生长的老年大鼠脑干细胞（右）显示出比在僵硬表面上生长的类似老化脑干细胞更健康，更有活力的生长（左）。红色为脑干细胞，绿色为细胞增殖。图片来源：Mikey Segel即将发表在《Nature》上的一项新研究，来自英国剑桥大学的科学家团队揭示了随着年龄增长，大脑僵硬度的增加会导致脑干细胞功能障碍，并展示了将脑老化干细胞转变为年轻，健康状态的新方法。 该研究对于我们理解衰老的过程，以及如何开发出与年龄相关脑部疾病的治疗方法，有着深远的影响。随着身体的衰老，我们的肌肉和关节会变得僵硬，使日常活动越发困难。这项新研究表明，我们的大脑也是如此，与年龄有关的大脑硬化对脑干细胞的功能有着重要影响。在该研究中，Wellcome-MRC剑桥干细胞研究所的一个多学科研究团队对年轻和老年大鼠大脑进行了研究，以了解与年龄相关的大脑硬化对少突胶质祖细胞(OPC)功能的影响。这是一种脑干细胞，对于维持正常大脑功能和髓鞘的再生至关重要。髓鞘是环绕我们神经的脂肪鞘，在多发性硬化症(MS)中受损。年龄对这些细胞的影响会导致MS症，但在健康人中，它们的功能也会随着年龄的增长而下降。为了确定老年OPC功能的丧失是否可逆，研究人员将老年大鼠的OPC移植到年轻大鼠柔软海绵状的大脑中。值得注意的是，较老的脑细胞恢复了活力，并开始表现得像较年轻且更有活力的细胞。在进一步的研究中，研究人员在实验室中开发了不同硬度的新材料，并使用这些材料在受控环境中生长和研究大鼠脑干细胞。这些材料被设计成具有与年轻或老年大脑相似的柔软度。为了完全理解大脑的柔软度和僵硬度如何影响细胞行为，研究人员研究了在细胞表面发现的一种叫做Piezo1的蛋白质，它可以感知细胞周围的环境是柔软还是僵硬的。该研究联合通讯作者生物物理学家Kevin Chalut博士说：“我们很高兴看到，当我们在坚硬材料上培养年轻的功能性大鼠大脑干细胞时，这些细胞会变得功能失调，失去了再生能力。但更有趣的是，当老化的脑细胞在这种柔软材料上生长时，它们开始像年轻细胞一样发挥作用。换句话说，它们被恢复了活力。”共同领导这项研究的干细胞医学教授Robin Franklin说：“当我们从老化的脑干细胞表面去除Piezo1时，可以诱导这些细胞去感知周围柔软的环境，即使它们是在坚硬的材料上生长。更重要的是，我们在老年大鼠脑内的OPC中删除了Piezo1，导致细胞恢复了活力，再次承担起正常的再生功能。”MS社会研究主任Susan Kohlhaas博士为这项研究提供了部分资金，她说:“MS是一种无情、痛苦且致残的疾病，我们迫切需要能够减缓并防止残疾积累的治疗方法。剑桥团队这项关于脑干细胞如何衰老以及逆转这一过程的发现，对未来的治疗具有重要意义，因为它为我们解决与衰老和多发性硬化相关的问题提供了一个新的目标，包括如何潜在地恢复大脑失去的功能。”该研究由欧洲研究理事会、MS学会、生物技术与生物科学研究理事会Adelson医学研究基金会、医学研究理事会和惠康资助。参考文献：
1、Niche stiffness underlies the ageing of central nervous system progenitor cells
DOI: s41586-019-1484-9
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