人類只能從特定的干細(xì)胞中分化出神經(jīng)細(xì)胞，最近的研究卻發(fā)現(xiàn)，小龍蝦可以將血細(xì)胞轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元來(lái)支持視覺(jué)和嗅覺(jué)回路。
說(shuō)到小龍蝦，你可能會(huì)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(xué)研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：小龍蝦竟然可以從血液中生長(zhǎng)出新的腦細(xì)胞。
從血液中生成腦細(xì)胞
人類只能從特定的干細(xì)胞中分化出神經(jīng)細(xì)胞，最近的研究卻發(fā)現(xiàn)，小龍蝦可以將血細(xì)胞轉(zhuǎn)化成神經(jīng)元來(lái)支持視覺(jué)和嗅覺(jué)回路。盡管小龍蝦與人類在進(jìn)化進(jìn)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(xì)胞提供新思路。
小龍蝦，學(xué)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(qiáng)的攀援和掘洞能力。
對(duì)于從小龍蝦到人類等大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，嗅覺(jué)神經(jīng)始終處于動(dòng)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(fù)神經(jīng)的方式很獨(dú)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(huì)有約100個(gè)細(xì)胞吸附在巢上，隨后每個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)，并從巢上遷移出來(lái)，這就是成熟神經(jīng)元的前體。
其中，那些注定要成為嗅覺(jué)神經(jīng)的細(xì)胞會(huì)遷移到大腦中特定的神經(jīng)簇(9號(hào)、10號(hào)神經(jīng)簇)上，在那兒經(jīng)歷變身為新嗅覺(jué)神經(jīng)的最后階段。試想一下，如果沒(méi)有補(bǔ)給，巢中形成的神經(jīng)元前體會(huì)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(guó)馬薩諸塞州韋爾斯利學(xué)院的芭芭拉？貝爾茨從細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，原來(lái)吸附在巢周圍的竟然是小龍蝦的血細(xì)胞。
首先，貝爾茨用一種可以控制血細(xì)胞產(chǎn)生數(shù)量的化學(xué)物質(zhì)——“造血激素1”，來(lái)研究小龍蝦的血液中究竟發(fā)生了什么。她在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這種化學(xué)物質(zhì)可以改變巢中細(xì)胞的數(shù)量，那里血細(xì)胞越多就意味會(huì)有越多的新生神經(jīng)元。
隨后，貝爾茨和她的研究團(tuán)隊(duì)從小龍蝦體內(nèi)提取出血細(xì)胞，用DNA染料標(biāo)記，再注射到另外的小龍蝦體內(nèi)。3天后，他們發(fā)現(xiàn)標(biāo)記物在巢周圍出現(xiàn)。7天后，標(biāo)記物到達(dá)9號(hào)和10號(hào)神經(jīng)簇。7星期后，被標(biāo)記的細(xì)胞開(kāi)始分泌神經(jīng)遞質(zhì)——血細(xì)胞成功轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)細(xì)胞。
對(duì)人類相關(guān)疾病治療的啟發(fā)
貝爾茨說(shuō)，血細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槟X細(xì)胞的過(guò)程仍然是個(gè)謎，然而，對(duì)該機(jī)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(gè)研究意義非凡，”倫敦大學(xué)學(xué)院的克里斯？梅森評(píng)價(jià)說(shuō)，“它展示了通常被認(rèn)為屬于完全獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng)的細(xì)胞——造血細(xì)胞和造神經(jīng)細(xì)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(rèn)為是由干細(xì)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(xì)胞功能相似，只是人類干細(xì)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(gè)干細(xì)胞分裂成兩個(gè)，其中只有一個(gè)發(fā)生遷移并且分化出特定的功能細(xì)胞，而另一個(gè)繼續(xù)分裂出更多的干細(xì)胞。
“從小龍蝦到人類，還有很長(zhǎng)的路要走，”美國(guó)梅奧醫(yī)學(xué)中心再生神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安東尼？溫德班克說(shuō)，“然而，正如秀麗隱桿線蟲(chóng)、果蠅和斑馬魚(yú)，我們可以從這些簡(jiǎn)單的生物體模型中學(xué)到很多。”
分化，即細(xì)胞從一種類型轉(zhuǎn)變成另外一種的現(xiàn)象，是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容之一。劍橋大學(xué)的約翰？戈登和日本京都大學(xué)的山中伸彌就曾因?yàn)槌晒⑷梭w表皮細(xì)胞誘導(dǎo)為具有分化功能的干細(xì)胞，而榮獲2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
然而，與他們的人工誘導(dǎo)不同，小龍蝦實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞間的轉(zhuǎn)化完全是自然過(guò)程。如果未來(lái)的研究能夠進(jìn)一步揭示小龍蝦血細(xì)胞重組為神經(jīng)元的過(guò)程，這將為很多人體疾病的治療指出新的、更好的研究方向。