熊本大學研究生院醫學教育部的研究生山村祐紀、該校研究生院生命科學研究部老化與健康長壽學講座的助教河村佳見及副教授三浦恭子等人組成的研究團隊,與慶應義塾大學醫學部先端醫科學研究所基因控制研究部門的訪問研究員大西伸幸和佐谷秀行教授合作,全球首次從裸鼴鼠的大腦中成功分離和培養出了神經幹細胞。
以長壽而聞名的裸鼴鼠成鼠,甚至有能存活37年以上的個體
神經幹細胞透過供應神經元等細胞來支撐中樞神經系統的恆常性,神經幹細胞的耗竭和功能異常是導致大腦老化和癌症的終極因數之一。人們發現裸鼴鼠不易老化和產生癌症,是最長壽命已超過37年的最長壽齧齒動物,其幹細胞存在不易耗竭或發生失功能的可能性。
研究團隊從裸鼴鼠新生兒腦室下區分離出了神經幹細胞和神經祖細胞(神經幹/祖細胞),確立了懸浮培養和貼壁培養的培養條件。透過對培養的細胞進行免疫螢光染色,證實了SOX2等神經幹細胞標誌物的表達。此外,還透過對該細胞進行分化誘導,發現產生了神經元細胞、星狀神經膠細胞和寡樹突膠細胞,說明分離培養的細胞維持了作爲神經幹細胞基本要求的狀態。
此外,研究團隊還在相同的培養條件下,比較了以相同方法分離出來的小鼠神經幹/祖細胞和裸鼴鼠神經幹/祖細胞的增殖情況。發現裸鼴鼠神經幹/祖細胞的倍增時間比小鼠長約1.5倍,並且處於細胞週期G0期(細胞分裂停止期)和G1期(細胞分裂準備期)的細胞比例較高。
從裸鼴鼠大腦中分離出來培養的神經幹細胞
研究團隊還向裸鼴鼠和小鼠的神經幹/祖細胞照射γ射線,比較了DNA傷害反應。結果顯示,裸鼴鼠神經幹/祖細胞的DNA雙鏈斷裂標誌物γH2AX的訊號強度比小鼠低,裸鼴鼠的傷害部位較小鼠聚集了更多的DNA傷害開墾標誌物53BP1和pATM。另外,與小鼠不同,裸鼴鼠神經幹/祖細胞在照射γ射線24小時後幾乎沒有出現細胞死亡增加的狀況。裸鼴鼠神經幹細胞的這些特徵可能幫助裸鼴鼠在長達30多年的壽命中維持了大腦的恆常性。
三浦副教授表示:「研究明確了裸鼴鼠的神經幹細胞增殖緩慢,並且對DNA傷害具有較強的耐性。可能是這些特徵防止了與老化相關的神經發生下降和幹細胞癌變,從而有助於裸鼴鼠的長壽和抗癌。今後如果能更詳細地分析產生這些特徵的分子機制,並將其應用於人類,未來將有助於人類預防大腦老化和癌症的發生。」
【名詞解釋】
■星狀神經膠細胞:構成中樞神經系統的膠質細胞之一,負責爲神經元提供營養和結構支撐等。
■寡樹突膠細胞:構成中樞神經系統的膠質細胞之一。負責形成覆蓋神經元軸突部分的髓鞘等。
原文:《科學新聞》
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部