近期，来自德国癌症研究中心（DFKZ）和海德堡大学的科学家们发表了一项关于星形胶质细胞表观遗传变化的研究，揭示了这些细胞在健康状态和缺血条件下的干细胞特性。研究成果发表于《自然》期刊，文章标题为《DNA甲基化调控星形胶质细胞在健康与缺血中的干细胞特性》。
大多数星形胶质细胞在大脑中起支持神经细胞的作用，而大脑中的干细胞则是一类特殊的星形胶质细胞，能够分化为各种不同类型的脑细胞。通过对小鼠进行实验，研究人员发现，当大脑缺血时，星形胶质细胞会在表观遗传层面发生重编程，转化为脑干细胞，并进一步分化为神经前体细胞。此发现对再生医学具有重要意义，表明星形胶质细胞有可能被重新编程，用于替代受损的神经细胞。
在研究中，科学家们探讨了普通星形胶质细胞与脑干细胞之间的联系。他们从小鼠大脑的脑室-脑室下区（vSVZ）中分离出了这两种细胞，并分析了它们的基因表达及DNA甲基化模式。结果显示，脑干细胞的甲基化模式与其他星形胶质细胞有所不同，特别是在神经前体细胞中使用的某些基因在脑干细胞中被去甲基化，从而使这些细胞可以激活相关基因，进而生成神经细胞。正常的星形胶质细胞则通过DNA甲基化阻断了这一途径。
研究人员还探讨了是否可以通过改变甲基化模式，将vSVZ以外区域的星形胶质细胞转化为脑干细胞。如果能实现这一点，将为再生医学在修复大脑受损区域方面带来新的希望。研究团队的Ana Martin-Villalba博士指出，若能精准调控DNA甲基化模式，可能为治疗神经疾病提供一种全新的疗法，通过生成新的神经元来修复损伤。
研究人员参考了此前关于中风或脑损伤的研究，得知当大脑的血供中断时，新生神经细胞的数量会增加。为了验证甲基化变化是否参与这一过程，他们通过短时间切断小鼠的大脑供血进行实验。结果发现，具有典型干细胞甲基化特征的星形胶质细胞不仅出现在vSVZ外，还伴随着更多的神经前体细胞生成。
海德堡大学项目组负责人Simon Anders博士表示：“血供中断似乎会促使某些区域的星形胶质细胞重新分配DNA上的甲基标记，从而激活它们的干细胞程序。重编程后的细胞开始分裂并形成新的神经元前体。如果我们能够更好地理解这些过程，未来或许可以通过特定手段刺激新神经元的形成。例如，在中风后，我们可以增强大脑的自愈能力，帮助修复受损区域。”
参考文献：DNA methylation controls stemness of astrocytes in health and ischaemia, Lukas P. M. Kremer, Santiago Cerrizuela, Hadil El-Sammak, Mohammad Eid Al Shukairi, Tobias Ellinger, Jannes Straub, Aylin Korkmaz, Katrin Volk, Jan Brunken, Susanne Kleber, Simon Anders & Ana Martin-Villalba. Nature (2024)
编辑：王洪
排版：李丽
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