星形膠質細胞是星形腦細胞的一個特殊亞群。雖然星形膠質細胞不像神經元那樣為人所知，但它是神經元活動的關鍵，在各種神經系統疾病中發揮著重要作用。由里雅斯特國際高等研究學院(SISSA) Antonello Mallamaci領導的一項新研究，最近發表在《Brain Cortex》研究表明，在胚胎發育過程中，這些細胞是根據大腦不同部位的不同程序產生的。這一發現揭示了調節大腦干細胞的新機制，并可能對治療產生影響。隨著胚胎的發育，所有的干細胞，包括神經干細胞，會產生更特化的祖細胞，這些祖細胞反過來可以繁殖和分化成星形膠質細胞或神經元。然而，到目前為止，還沒有人深入研究過這一理論，即這一過程可能遵循大腦不同部位的不同動態。
“我們認為這其中應該存在差異，因為組成海馬體(一個相對較小的結構)的干細胞數量比構成新皮層(一個較大的結構)的干細胞數量要多。然而，還沒有人研究過潛在的機制。”該研究的前兩位作者之一Manuela Santo解釋道。
研究小組以小鼠為研究模型，觀察到來自大腦皮層特定部位的干細胞產生星形膠質細胞的傾向不同，并遵循兩種不同的動態。一般來說，在海馬體和大腦的內側區域，神經干細胞產生大量的祖細胞，這些祖細胞不容易增殖并迅速分化成星形膠質細胞。相反，在皮層的前外側，干細胞產生的祖細胞數量較少，分化為星形膠質細胞的時間相對較晚，且呈高度增殖狀態。這種動態就在每個人的眼皮底下，但直到現在才被探索出來。
這種差異的根本原因是早期暴露于不同劑量的干細胞Emx2轉錄因子，它已經被認為與astrogenesis有關。Emx2在海馬體區域有很高的表達，這正是星形膠質細胞比大腦皮層其他區域產生更早的地方。
“我們發現的最有趣的事情之一是，海馬體干細胞不僅知道它們必須生成更多的委托祖細胞，而且它們甚至可以對這些祖細胞的分子行為進行編程，‘教’它們減少增殖，”Laura Rigoldi解釋道，她是最近發表的這項研究的另一位主要作者。研究小組發現，這種行為可以在體外通過強迫神經干細胞表達Emx2基因，就像海馬體中發生的一樣。這一信號是所有需要的，以誘導許多祖細胞的生產編程為短期增殖，甚至在后代細胞。
“這項關于astrogenesis形成的研究增加了涉及這一重要生長基因的機制列表。這也為星形膠質細胞區域專業化的新研究項目開辟了有趣的途徑。”Manuela Santo評論道。然而，這還不是全部:這項研究的結果在未來可能會對惡性膠質瘤的治療產生潛在的影響，這是一種高度侵襲性的腦腫瘤。
“目前這純粹是猜測，所以我們非常謹慎，但從過去的研究我們知道，如果我們過度表達Emx2Mallamaci解釋說:“我們可以在膠質母細胞瘤干細胞中發現特異性基因，從而大大降低腫瘤的生長能力。”他繼續說:“這可以反映出這樣一個事實:如果該基因在干細胞中高度表達，這些細胞就會‘指示’子細胞減少增殖，并將這種教導傳遞給下一代。”
Spatial control of astrogenesis progression by cortical arealization genes