人類只能從特定的干細胞中分化出神經(jīng)細胞，最近的研究卻發(fā)現(xiàn)，小龍蝦可以將血細胞轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元來支持視覺和嗅覺回路。
說到小龍蝦，你可能會立刻聯(lián)想到一頓美味，但是，小龍蝦的神經(jīng)系統(tǒng)并不為人所熟知，然而，最新的科學研究發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：小龍蝦竟然可以從血液中生長出新的腦細胞。
從血液中生成腦細胞
人類只能從特定的干細胞中分化出神經(jīng)細胞，最近的研究卻發(fā)現(xiàn)，小龍蝦可以將血細胞轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元來支持視覺和嗅覺回路。盡管小龍蝦與人類在進化進程上有很大不同，但是這一發(fā)現(xiàn)也許可以為人類研究自己的腦細胞提供新思路。
小龍蝦，學名克氏原螯蝦，是一種隸屬于甲殼亞門軟甲綱十足目鰲蝦科的淡水蝦類。喜歡生活在湖泊、池塘、沼澤及水流緩慢的小溪等平靜的水體中，有很強的攀援和掘洞能力。
對于從小龍蝦到人類等大多數(shù)生物來說，嗅覺神經(jīng)始終處于動態(tài)平衡的狀態(tài)：一方面不斷受到損傷，一方面又持續(xù)重生。
小龍蝦修復神經(jīng)的方式很獨特，它們將大腦基層中名為“巢(niche)”的簇狀物作為神經(jīng)元寶寶的育兒所。
在小龍蝦體內(nèi)，每天會有約100個細胞吸附在巢上，隨后每個細胞分裂成兩個，并從巢上遷移出來，這就是成熟神經(jīng)元的前體。
其中，那些注定要成為嗅覺神經(jīng)的細胞會遷移到大腦中特定的神經(jīng)簇(9號、10號神經(jīng)簇)上，在那兒經(jīng)歷變身為新嗅覺神經(jīng)的最后階段。試想一下，如果沒有補給，巢中形成的神經(jīng)元前體會逐漸耗盡，然而這種現(xiàn)象并未發(fā)生，這意味著它們必定是在秘密地源源不斷地生成。
美國馬薩諸塞州韋爾斯利學院的芭芭拉？貝爾茨從細胞培養(yǎng)實驗中發(fā)現(xiàn)，原來吸附在巢周圍的竟然是小龍蝦的血細胞。
首先，貝爾茨用一種可以控制血細胞產(chǎn)生數(shù)量的化學物質(zhì)——“造血激素1”，來研究小龍蝦的血液中究竟發(fā)生了什么。她在實驗中發(fā)現(xiàn)，這種化學物質(zhì)可以改變巢中細胞的數(shù)量，那里血細胞越多就意味會有越多的新生神經(jīng)元。
隨后，貝爾茨和她的研究團隊從小龍蝦體內(nèi)提取出血細胞，用DNA染料標記，再注射到另外的小龍蝦體內(nèi)。3天后，他們發(fā)現(xiàn)標記物在巢周圍出現(xiàn)。7天后，標記物到達9號和10號神經(jīng)簇。7星期后，被標記的細胞開始分泌神經(jīng)遞質(zhì)——血細胞成功轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)細胞。
對人類相關(guān)疾病治療的啟發(fā)
貝爾茨說，血細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槟X細胞的過程仍然是個謎，然而，對該機制的探索，終有一天能幫助我們?yōu)槿祟惖南嚓P(guān)疾病找到治療方案。
“這個研究意義非凡，”倫敦大學學院的克里斯？梅森評價說，“它展示了通常被認為屬于完全獨立的兩個系統(tǒng)的細胞——造血細胞和造神經(jīng)細胞——之間的聯(lián)系。”
如何重新生成神經(jīng)元一直是研究神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病的關(guān)鍵。
“神經(jīng)元通常被認為是由干細胞轉(zhuǎn)化而成，”貝爾茨指出，“小龍蝦的神經(jīng)元前體與人類的干細胞功能相似，只是人類干細胞不需要依靠媒介幫助，自身就具有重生的能力。”
在人體內(nèi)，一個干細胞分裂成兩個，其中只有一個發(fā)生遷移并且分化出特定的功能細胞，而另一個繼續(xù)分裂出更多的干細胞。
“從小龍蝦到人類，還有很長的路要走，”美國梅奧醫(yī)學中心再生神經(jīng)生物學實驗室的安東尼？溫德班克說，“然而，正如秀麗隱桿線蟲、果蠅和斑馬魚，我們可以從這些簡單的生物體模型中學到很多。”
分化，即細胞從一種類型轉(zhuǎn)變成另外一種的現(xiàn)象，是再生醫(yī)學領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一。劍橋大學的約翰？戈登和日本京都大學的山中伸彌就曾因為成功將人體表皮細胞誘導為具有分化功能的干細胞，而榮獲2012年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
然而，與他們的人工誘導不同，小龍蝦實驗中細胞間的轉(zhuǎn)化完全是自然過程。如果未來的研究能夠進一步揭示小龍蝦血細胞重組為神經(jīng)元的過程，這將為很多人體疾病的治療指出新的、更好的研究方向。