新工具为研究人员提供了对大脑中干细胞衰老的更好理解

由于威斯康星大学麦迪逊分校开发的一种工具，研究人员可以利用生物标本自然发出的光来更好地研究干细胞在神经系统中的不同状态，从而增加了他们研究干细胞衰老方式的机会。

威斯康星大学麦迪逊分校的研究小组将自发荧光（即自然光发射）与单细胞中的遗传物质测序相结合，以研究神经干细胞的行为。自发荧光通常被认为是一种障碍，因为它会掩盖研究人员用来跟踪细胞内特定信号的发光标签。然而，在他们的新技术中，研究人员发现自发荧光的特征可用于研究干细胞的休眠状态，称为静止状态。

他们最近在《细胞干细胞》杂志上发表了他们的研究结果。

“静止状态非常重要，因为从静止状态中退出是在成人大脑中制造新生神经元的限速步骤。衰老和神经系统疾病限制了这种静止状态，因此我们非常需要研究不同细胞状态下的成体神经干细胞，“该研究的资深作者，神经科学教授和威斯康星大学麦迪逊分校干细胞和再生医学中心的成员Darcie Moore说。“我们的目标是创造一种新工具，可以识别成体神经干细胞是否处于静止状态及其不同的亚状态（休眠或静止），或者细胞是否被激活，进入细胞周期。

Moore与威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程教授、莫格里奇研究所研究员、干细胞和再生医学中心成员Melissa Skala合作，该中心的实验室一直在开发荧光寿命成像，以研究与单细胞相关的自发荧光特征。

当细胞从活跃状态转变为静止状态时，某些对新陈代谢很重要的蛋白质的存在和丰度会发生变化。这些分子改变了光被吸收和发射回细胞外的方式。通过关注细胞中以关键方式变化的细胞部分发出的光，研究人员确定了与靶细胞状态相匹配的光“特征”。

“细胞内的这些自然信号可以可靠地识别细胞功能和身份，”Skala说。“这就像大自然试图告诉我们生命的所有秘密。

通过对他们研究的小鼠神经干细胞中的RNA（一种用于产生使细胞中发生事情的蛋白质的DNA工作拷贝）进行测序，研究人员证实了细胞状态和光特征之间的匹配。

通过识别和解码这些自发荧光特征，Moore和Skala开发了一种工具，可以帮助研究成人神经系统疾病和衰老，但也可能扩展到神经科学之外。他们已经开始与麦吉尔大学人类遗传学教授科林·克里斯特（Colin Crist）合作，研究肌肉干细胞中存在的独特自发荧光特征。

“现在我们发现这项研究不仅创造了一种工具，而且为我们提供了对静止和激活神经干细胞之间不同的细胞过程的独特见解，我更加强烈地认为，根据细胞的行为方式与它们如何表达一种蛋白质来识别细胞将使研究从研究静态系统转向动态系统。“摩尔说。我们可以研究这些细胞随时间的变化而不破坏它们 – 同时也看到这些功能测量如何变化 – 非常令人兴奋。

这项研究得到了美国国立卫生研究院（P30 CA014520,1S10RR025483-01，T32GM008688和1DP2OD025783）以及Vallee基金会，Morgridge研究所和视网膜研究基金会的资助。