新加坡国立大学医学院的研究人员发现,一种关键蛋白质可以帮助再生神经干细胞,这可能改善衰老大脑中与年龄相关的神经元生成能力下降。
发表在《科学进展》上的这项研究确定了大脑中的一种转录因子——周期蛋白D结合Myb样转录因子1(DMTF1)——是衰老过程中神经干细胞功能的关键驱动因素。转录因子是调节基因的蛋白质,确保基因在目标细胞中正确表达。
这项研究由新加坡国立大学医学院生理学系和健康长寿转化研究项目的Ong Sek Tong Derrick助理教授领导,第一作者是Liang Yajing博士,旨在确定影响与衰老相关的神经干细胞功能退化的生物因素,并指导开发治疗方法,以减轻神经系统衰老的不良影响。
DMTF1如何影响神经干细胞
研究团队使用源自人类和模拟早衰的实验室模型的神经干细胞,评估了DMTF1在脑部衰老过程中影响神经干细胞功能的作用。基因组结合和转录组分析被用来阐明DMTF1促进神经干细胞功能的机制。
具体而言,研究人员分析了DMTF1如何与端粒功能失调的神经干细胞相互作用以及潜在的再生方法。端粒是染色体的末端,随着细胞分裂而逐渐磨损。端粒的逐渐磨损是衰老的一个指标。
研究发现,DMTF1水平在"老化"的神经干细胞中被抑制,而恢复DMTF1表达足以恢复此类神经干细胞的再生能力。研究结果表明,DMTF1可能作为潜在的治疗靶点,以恢复脑部衰老过程中的神经干细胞功能。
对未来治疗的意义
研究人员还发现了一种新机制,表明DMTF1控制着辅助基因(Arid2和Ss18)的表达,这些基因打开DNA并激活其他与生长相关的基因。如果没有这些辅助基因,神经干细胞就会失去自我更新的能力。
Ong Sek Tong Derrick助理教授表示:"神经干细胞再生受损长期以来一直与神经系统衰老相关。神经干细胞再生不足会抑制支持学习和记忆功能所需的新细胞形成。虽然研究发现受损的神经干细胞再生可以部分恢复,但其潜在机制仍知之甚少。了解神经干细胞再生的机制为研究与年龄相关的认知能力下降提供了更坚实的基础。"
研究结果还表明,增强DMTF1表达或活性的方法可能在逆转或延缓与年龄相关的神经干细胞功能衰退方面具有治疗潜力。
虽然初步发现主要来自体外实验,但研究人员希望探索在端粒缩短和自然衰老的条件下,提高DMTF1表达是否可以再生神经干细胞数量并改善学习和记忆,同时不增加脑肿瘤的风险。
长期目标是发现能够增强DMTF1表达和活性的小分子,以改善老化神经干细胞的功能。
Liang Yajing博士表示:"我们的研究发现表明,DMTF1可以促进神经系统衰老过程中的神经干细胞增殖。虽然我们的研究仍处于初期阶段,但这些发现为理解与年龄相关的分子变化如何影响神经干细胞行为提供了框架,并最终可能指导成功治疗药物的开发。"
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