活人大脑中的神经祖细胞成像

研究人员首次发现了一种检测神经祖细胞(npc)的方法，这种细胞可以在活人大脑中发展成神经元和其他神经系统细胞，使用的是一种称为磁共振波谱(MRS)的成像。这一发现得到了美国国立卫生研究院(NIH)的支持，它可能会改善抑郁症、帕金森病、脑肿瘤和许多其他疾病的诊断和治疗。

研究表明，在特定的大脑区域，npc会持续到成年期，并可能产生新的神经元。研究表明，在抑郁症、精神分裂症、帕金森病、癫痫和癌症等疾病中，由npc产生的新神经元(称为神经发生)的发育会受到干扰。然而，到目前为止，还没有办法监测活人大脑中的神经发生。

“最近发现成人大脑中存在神经祖细胞，开辟了神经科学的一个全新领域。在活人体内追踪这些细胞的能力将是理解儿童大脑发育和成人大脑持续成熟的重大突破。它也可能是一个非常有用的工具，用于研究影响npc以恢复或维持大脑健康，”Walter J. Koroshetz医学博士说，他是NIH国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的副主任，该研究所资助了这项工作。这项研究也得到了美国国立卫生研究院国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所(NIDDK)的资助。

“这是第一个在人脑中识别神经祖细胞的非侵入性方法，”纽约冷泉港实验室的Grigori Enikolopov博士说，他与纽约州立大学石溪分校的Mirjana maletics - savatic博士以及他们在纽约州立大学石溪分校和布鲁克海文国家实验室的同事一起进行了这项新研究。MRS是一种成像技术，可用于检测通常存在于体液或组织中的蛋白质和其他化合物。这项研究结果发表在2007年11月9日的《科学》杂志上科学．

以前开发的使用正电子发射断层扫描和其他类型的大脑成像技术允许研究人员识别动物中的npc。然而，这些技术需要预先用放射性物质或磁性纳米颗粒标记细胞，而这种策略在人身上并不实用。在这项新研究中，研究人员发现了一种可以被mrs检测到的npc的固有属性，这使他们能够在不引入药物或其他试剂的情况下对npc进行成像。

研究人员使用了一种与MRS相关的技术来比较胚胎小鼠的npc信号与神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的信号。星形胶质细胞和少突胶质细胞是大脑中非常常见的非神经元细胞。研究人员发现，npc显示了一种特定的信号或标记，这在其他类型的细胞中并不常见。

接下来，研究人员研究了npc在实验室中分化为其他细胞类型时的不同阶段。随着时间的推移，NPC信号的水平下降，而神经元和星形胶质细胞中常见的其他标记物的水平上升。新发现的标记物在胚胎小鼠的脑细胞中比在成年小鼠的脑细胞中更常见。它在小鼠海马体的细胞中也更常见，海马体是神经发生不断的区域，而大脑皮层的细胞通常不会形成新的神经元。

然后，马列齐-萨瓦奇博士、埃尼科洛波夫博士和他们的同事给成年老鼠一种电刺激，以增加大脑中神经发生的数量。他们发现，他们所识别的标记物在刺激后显著增加。其他结果表明，该标记物可能是脂质(脂肪酸)的混合物，尽管脂质的确切身份以及它们在npc中的作用方式仍未确定。

研究人员随后开发了一种信号处理方法，使他们能够将标记物与活大脑中的其他信号分开。他们将npc移植到成年大鼠大脑皮层，发现他们可以清楚地检测到npc注射区域的标记。他们还发现，刺激后它会增加。

最后，研究人员在健康人群中测试了他们的MRS成像技术。他们发现海马体和皮层之间的标记物浓度存在重大差异。他们还对青春期前、青少年和成年人的大脑进行了成像，发现该标志物随着年龄的增长而下降。

研究结果表明，在这些实验中发现的标记物可以用来检测活体人脑中的npc和神经发生。他们还表明，npc在大脑发育过程中会减少。之前的研究表明，动物的神经发生会随着年龄的增长而减少，但这是第一次研究表明，它也会在活着的人脑中减少。

“这项研究确定了一种新的生物标志物，并表明我们可以用它来观察活大脑中的祖细胞，”埃尼科洛波夫博士说。“这个协议现在可以用来研究各种各样的问题。”例如，研究人员可能会研究抑郁症患者，看看神经发生是否与抑郁症或精神分裂症的变化相关。这项技术还可以用于研究神经系统疾病的变化，如创伤性脑损伤、中风、癫痫和帕金森病。埃尼科洛波夫博士补充说，它甚至可能用于检测癌症，因为研究人员认为一些脑肿瘤与npc的异常增殖有关。

研究人员目前正在计划研究，以测试这种新成像技术在疾病患者中的有效性。他们还希望提高对他们检测到的脂质在npc中如何发挥作用的理解，并改进他们的技术的灵敏度。

资料来源:美国国家神经疾病和中风研究所