新型细胞再生方法可为再生医学开辟新的途径

来自卢森堡大学卢森堡系统生物医学中心(LCSB)和德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家们已经能够恢复衰老小鼠大脑中的干细胞。恢复活力的干细胞改善了老鼠大脑中受伤或患病区域的再生。研究人员希望他们的方法将为再生医学提供新的动力，并促进干细胞疗法的发展。

他们的研究结果在杂志今天发表细胞。构成器官的所有细胞都来自干细胞。它们分裂，由此产生的细胞发育成特定的组织细胞，形成脑，肺或骨髓。然而，随着年龄的增长，生物体的干细胞丧失了增殖能力。他们中的许多人陷入了永久的静止状态。

为了尽可能准确地创建干细胞行为的计算模型，由Antonio del Sol教授领导的LCSB计算生物学小组应用了一种新颖的方法。“干细胞生活在一个利基市场，它们不断与其他细胞和细胞外成分相互作用。在计算机上模拟这么多复杂的分子相互作用是非常困难的。所以我们改变了观点。我们不再考虑外部因素是什么了影响干细胞，并开​​始考虑干细胞的内部状态在其精确定义的利基中会是什么样的。“

这种新方法导致计算生物学小组的Srikanth Ravichandran博士开发出一种新的计算模型：“我们的模型可以确定哪些蛋白质对其特定干细胞的功能状态负责 - 意味着它是否会分裂或我们的模型依赖于哪些基因被转录的信息。现代细胞生物学技术可以在单细胞分辨率下分析基因表达。“

以前不知道为什么老鼠大脑中的大部分干细胞都处于静止状态。LCSB的研究人员从他们的计算模型中发现了一种名为sFRP5的分子，该分子可以保持神经元干细胞在老鼠体内无活性，并通过阻断对细胞分化至关重要的Wnt途径来阻止增殖。

细胞的复兴

然后，德国癌症研究中心(DKFZ)合作者的神经干细胞的长期专业知识来自于：首先在培养皿中研究干细胞，然后直接在小鼠中研究干细胞，他们可以通过实验验证计算预测。当中和sFRP5的作用时，静止的干细胞确实开始更积极地增殖。因此，他们再次被招募用于衰老大脑中的再生过程。“随着sFRP5的失活，细胞经历了一种复兴，”del Sol说：“因此，老鼠脑中活性干细胞与休眠干细胞的比例几乎与幼年动物一样有利。”

“我们的研究结果是实施干细胞疗法的重要一步，例如神经退行性疾病，”Antonio del Sol说。“我们能够证明，通过计算模型，可以确定干细胞特定状态的基本特征。” 这种方法不仅限于研究大脑。它还可以用于模拟体内其他器官的干细胞。“希望这将为再生医学开辟道路，”德尔索尔说。

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