神经干细胞可以发育成各种类型的神经元和非神经元细胞，但随着年龄的增长，它们不容易分化。
东北大学的科学家们发现，人脑中的一种蛋白质有可能在实验室中用于生长新的神经元，并增强受衰老或神经退行性疾病影响的大脑功能。
在他们发表于《医学中的力学生物学》杂志上的研究中，研究人员发现负责将神经干细胞结合在人脑中的蛋白质——神经钙黏蛋白（N-cadherin），也在刺激这些细胞分化中起着关键作用。
神经干细胞是早期未分化的细胞，具有分化成中枢神经系统各种类型神经元和非神经元细胞的能力。
在成人大脑中，这些细胞主要存在于两个区域：侧脑室周围的薄层细胞——即侧脑室区，以及海马体内的一个小区——颗粒下区。海马体是大脑中对学习和记忆至关重要的部分。
“随着年龄的增长，神经干细胞不再像年轻时那样反应灵敏，”东北大学化学与生物工程教授Rebecca Kuntz Willits说。“这些细胞的数量变少了，而且它们也不容易分化。”
Willits和博士候选人McKay Cavanaugh研究了神经钙黏蛋白，这是一种位于细胞表面的蛋白质，帮助神经干细胞相互粘附和交流，以了解它如何影响这些细胞。
“我们寻找环境如何影响这些干细胞的方法，如果细胞通过这些分子（N-钙黏蛋白）相互作用，我们可以如何机械地测量它。”
具体来说，他们想看看与N-钙黏蛋白相互作用的神经干细胞是否会引发机械转导活动——即当机械刺激引起生化反应，调节各种细胞功能和行为，包括分化。
Willits解释说，这一发现未来可能应用于控制实验室中的神经干细胞分化，以加速神经元生长，或者开发可注射材料，直接影响大脑的衰老过程或对抗神经退行性疾病。
科学家们制备了涂有不同数量实验室合成的天然N-钙黏蛋白的玻璃表面。然后，他们在这些玻璃基底上培养诱导多能神经干细胞——即实验室制造的神经干细胞。
科学家们观察了细胞粘附；细胞形状、大小和结构的变化；增殖，即细胞分裂；以及细胞机械转导活动。
实验显示，神经干细胞只粘附并存活在N-钙黏蛋白表面上。细胞没有与另一种钙黏蛋白——上皮钙黏蛋白（E-cadherin）结合，后者通常也存在于侧脑室区。
科学家们注意到，神经干细胞与含有较高浓度N-钙黏蛋白分子的基底有更多的相互作用。随着N-钙黏蛋白的增加，细胞形态发生了显著变化——细胞及其核都变大了。
“你可以看到细胞内部的结构，即细胞骨架被改变了，使细胞看起来不同，”Willits说。“细胞骨架更强，相互作用点也更强。”
神经干细胞发展出由蛋白质丝组成的独特“环”结构——这是以前在单个神经干细胞中从未见过的细胞骨架特征。
在没有任何其他化学信号的情况下，这些细胞在96小时内开始分化为神经元。
“通常，如果我们想制造神经元，我们会向细胞添加所有这些化学物质，促使它们生成神经元，”Willits说。“这次我们什么都没做。”
实验运行的时间不足以确定这些神经干细胞会分化成哪种具体的神经元类型。
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