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Cell Stem Cell:科学家发现脑膜中存在神经干细胞

成年神经干细胞是否具有再生能力一直是神经科学领域争议的焦点。尽管已有大量证据支持海马齿状回、脑室下区、纹状体等区域存在神经发生,并且内源性神经祖细胞在脑损伤时会迁移至损伤部位参与修复,但神经祖细胞的来源和迁移机制仍不完全清楚。神经祖细胞因其巨大的临床潜力而成为研究热点,许多神经系统疾病如脑损伤、脊髓损伤、神经退行性疾病和脱髓鞘疾病都期待通过神经干细胞治疗。

本研究首次发现,在围生期小鼠大脑的脑膜中也存在神经祖细胞,这些细胞能够迁移至皮层并分化为成熟的功能性神经元。研究人员利用慢病毒载体表达CherryRed标记脑膜干细胞,追踪其在脑室下区和皮层的分布。结果显示,随着时间的推移,脑膜中CherryRed阳性的细胞逐渐出现在脑室下区和皮层。值得注意的是,CherryRed不标记脑实质和室管膜细胞,这确保了研究的特异性。

空间解剖学分析表明,这些脑膜细胞通过侧脑室的脉络组织迁移至皮层。时间动态迁移研究显示,这些细胞在胚胎发育的第14.5天和第16.5天产生,随后保持静息状态,在出生后第1天开始迁移至皮层,主要定位于皮层III、IV层。迁移来的细胞表达DCX、NeuN和Satb2等神经元和神经祖细胞标志物。

电生理学记录进一步证实,这些脑膜来源的细胞具有发放动作电位的能力,但其动作电位特性与正常皮层神经元有所不同。为了探究这些脑膜细胞的起源,研究人员使用了GLAST-YFP、Nestin-YFP和PDGFRα-YFP三种转基因小鼠品系。结果表明,在胚胎第13.5天,约16.5%的脑膜迁移神经元来源于脑膜上的放射状胶质细胞(GLAST+或Nestin+),而大部分来源于PDGFRα+系的祖细胞。

转录组学分析显示,脑膜细胞来源的神经球的基因表达谱与神经元来源的祖细胞相似。单细胞RNA测序进一步证明,这些脑膜细胞具有放射状胶质细胞样和神经元样的表达特征。

总结而言,这项研究揭示了在胚胎发育过程中,脑膜中存在神经祖细胞,这些细胞在出生后第一天能够迁移至皮层,参与皮层的神经发生。这一发现为神经再生和修复提供了新的潜在细胞来源,对理解神经系统发育和疾病治疗具有重要意义。

(责任编辑:泉水)