生长脑：在小鼠干细胞中鉴定的两步控制机制

科学家们已经确定了未分化的干细胞的发育转变为健康脑细胞的两种不同的控制机制。使用小鼠的这种基本研究可以在未来为神经变性疾病和脊髓损伤提供再生医学治疗。

当胚胎发育时，茎细胞分化成成人所需的所有类型的细胞。神经干细胞首先分化为神经元或神经细胞，然后在细胞内分化为星形胶质细胞支持细胞脑。神经干细胞失去其潜力，以产生神经元作为胚胎成熟。

东京大学的Yukiko Gotoh教授领导了科学家团队，他们确定了神经干细胞如何失去产生神经元的潜力的表观遗传控制机制。

“神经干细胞分化成其他细胞类型时产生的细胞更少，这是再生医学的一个悖论。我们希望培养出多种特定类型的细胞，”后藤说。

所有体细胞都具有相同的DNA，但不同的基因被打开或关闭以制造不同的细胞类型。理解大脑发育研究人员研究了一种名为多梳抑制复合物1 (polycomb repression complex 1, PRC1)的蛋白质是如何控制神经干细胞内与神经元功能相关的基因表达的。早期的结果显示PRC1调控干细胞中的基因表达，但没有具体的方式和时间。

他们从小鼠胚胎的大脑中收集神经干细胞，这些胚胎在母鼠体内生长到胚胎发育的中点，即受孕后11天。然后，研究人员将细胞分成两组，在体外生长不同的时期:一组生长到神经发育的早期阶段，也就是神经元形成的时候，另一组生长到细胞变成星形胶质细胞的后期阶段。

“神经干细胞必须有自己的日程表。即使在体外生长，它们也能正常分化为神经元，然后分化为星形胶质细胞。

研究人员发现，通过在脑发育的早期阶段添加遍兴蛋白的活性来压制与神经元功能相关的基因，其中神经干细胞产生神经元。然后，在脑部发展的后期阶段干细胞切换到生产星形胶质细胞，不需要泛素添加活性。PRC1在晚期的这些基因中变成簇（聚合物）。

PRC1在早期对神经元功能相关基因的抑制是暂时性的，而在晚期则是永久性的阶段大脑发展。

了解两个不同的脑部发展阶段的不同控制机制可能为研究人员提供了新工具来操纵神经干细胞。研究结果也可能有助于开发改变细胞类型的方法:例如，从成年患者体内收集星形胶质细胞，并将其转化为新的细胞神经元。

了解大脑如何首先形成不同类型的细胞有助于研究人员设想如何设计神经退行性疾病的治疗方案，如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS或Lou Gehrig's disease)，当这些细胞受损时。科学家们也可以利用同样的信息来治疗身体其他部位的神经元损伤，包括脊髓损伤和其他疾病。

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