Cell子刊：在小鼠中枢神经系统中鉴定出具有再生潜力的细胞

在哺乳动物皮肤和肠道组织中存在丰富且活跃的干细胞群，它们不断增殖并分化成组成组织的细胞类型，以在疾病或损伤后替换细胞来帮助修复和再生组织。

相比之下，中枢神经系统（CNS）是否存在干细胞还一直存在争议。此前有广泛的研究表明，虽然在脑损伤后脑组织可以发生适应性改变，但许多影响是永久性的，几乎没有恢复的可能性。这意味着，CNS 中成熟的神经元是不能再生的。目前，促进 CNS 修复的策略还集中在干细胞移植或直接原位神经胶质细胞重编程上。

2022年8月23日，弗朗西斯·克里克研究所免疫生物学实验室主任 Caetano Reis e Sousa 教授 和 Bruno Frederico 博士等人在 Cell 子刊 Developmental Cell 上发表了题为：DNGR-1-tracing marks an ependymal cell subset with damage-responsive neural stem cell potential 的研究论文。

该团队在整个中枢神经系统中鉴定出一组胚胎来源的哺乳动物室管膜细胞亚群，具有潜在的干细胞活性。

这些细胞在应对成年小鼠中枢神经系统损伤时经历了广泛的增殖和分化，并在细胞培养中添加特定因子时被诱导分化。如果人类中也存在类似细胞，这将为大脑和脊髓损伤开辟新的治疗途径。

2020年，Caetano Reis e Sousa 团队在 Nature 子刊 Nature Immunology 上发表了题为：The receptor DNGR-1 signals for phagosomal rupture to promote cross-presentation of dead-cell-associated antigens 的研究论文。

该研究首次在在免疫细胞中发现了专一性受体 DNGR-1（也称 CLEC9A），DNGR-1 由常规1型树突状细胞（cDC1） 以及骨髓中的树突状细胞定向祖细胞表达。树突状细胞是一种重要的骨髓来源的骨髓细胞，参与免疫调节。

在这项新研究中，该团队使用此前建立的 DNGR-1 谱系追踪小鼠来识别和研究中枢神经系统中的细胞。连续脑切片显示 DNGR-1 追踪的非树突状细胞的细胞嵌入脑室的所四个部分（左、右脑室和第三、第四脑室）。

为了评估这些细胞是否形成连续层，研究人员从 DNGR-1 谱系追踪的小鼠中解剖了整个中枢神经系统并对其进行了光学成像。他们发现，除了在小鼠中标记的树突状细胞（cDC）外，DNGR-1 谱系追踪还揭示了一组在脑室系统和脊髓中央管内壁的 CNS 细胞群。这群细胞被称为非 cDC 的 DNGR-1 追踪细胞。

研究人员还生成了骨髓嵌合体，证实这群细胞不是源自骨髓来源的造血前体，并进一步强调，非 cDC 的 DNGR-1 追踪细胞出现在小鼠胚胎第 11.5 天（E11.5），这是最终造血出现之前的发育阶段。它们随后扩散到充满脑脊液（CSF）的腔室，形成从大脑到脊髓末端的连续层。

为了确定非 cDC的 DNGR-1 追踪细胞的身份，研究人员重点研究了脊髓中已知的细胞组成。由于缺乏几个典型的基因表达，这群细胞不属于星形胶质细胞等细胞。然而，它们对 FoxJ1 蛋白均呈阳性并表达 SOX9 和波形蛋白，这与室管膜细胞一致。通过免疫表型和超微结构表征确定中枢神经系统中的非 cDC 的 DNGR-1 追踪细胞为纤毛室管膜细胞。

随后，研究人员使用神经球检测发现，来自 DNGR-1 谱系追踪小鼠大脑和脊髓的制备物产生了含有 DNGR-1追踪细胞的神经球。

原代神经球包含 DNGR-1 追踪细胞和非追踪细胞，可以由干细胞和祖细胞组成，前者在长时间内具有自我更新的能力。值得注意的是，当研究人员用流式细胞荧光分选（FACS）从原代神经球中分离 tdTomato+ 细胞并将其重新铺板时可以重新生成神经球，该神经球包含100%的 TdTomoto+ 细胞，并且能够重复生长和传代。因此，DNGR-1 追踪细胞的神经球具有长期自我更新能力。

虽然神经球内实际神经干细胞的比例很低，但可以通过在体外培养来增加。研究人员发现，在培养物中，神经球衍生的 DNGR-1 追踪细胞可以传代超过 6 个月而没有细胞损失，并表达神经上皮干细胞标记的巢蛋白。值得注意的是，在添加合适的因子后，DNGR-1 追踪的细胞培养物可以被诱导分化为星形胶质细胞、少突胶质细胞或未成熟的神经元。因此，DNGR-1 追踪的室管膜细胞在体外增殖和分化时表现出干细胞的特性。

最后，研究人员通过脊髓损伤小鼠实验证实，这群细胞通过增加增殖和星形胶质细胞分化对局部中枢神经系统损伤作出了反应。

然而，这是否意味着这些细胞可以被认为是潜在的干细胞？

研究人员表示，这仍然有待最终确定，但这项研究在理解室管膜细胞的异质性以及这一特定亚群如何对中枢神经系统损伤作出反应方面取得了重要进展。

论文第一作者 Bruno Frederico 表示，目前还不知道这些细胞是否存在于人类体内。如果它们确实存在，那么就看看它们在受到损伤时是否也会默认成为星形胶质细胞，而不是神经元，这将有助于解释为什么哺乳动物的中枢神经系统在受伤后没有强大的自我修复能力。如果我们能找到一种方法来克服阻止脊髓损伤后向神经元和少突胶质细胞分化的障碍，这将为治疗脊髓损伤提供一条新的途径。

论文通讯作者 Caetano Reis e Sousa 教授表示，室管膜细胞是否具有神经干细胞功能还存在不确定性，但这项研究强调了它们的潜力。希望通过对这些细胞的研究，能更全面地了解不同类型的干细胞在修复损伤中发挥的作用，这将对再生医学产生重要的影响。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.devcel.2022.07.012

https://www.nature.com/articles/s41590-020-00824-x