来自卢森堡大学卢森堡系统生物医学中心(LCSB)和德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家们已经能够恢复衰老小鼠大脑中的干细胞。恢复活力的干细胞改善了老鼠大脑中受伤或患病区域的再生。研究人员希望他们的方法将为再生医学提供新的动力，并促进干细胞疗法的发展。

他们的研究结果今天发表在Cell杂志上。构成器官的所有细胞都来自干细胞。它们分裂，由此产生的细胞发育成特定的组织细胞，形成脑，肺或骨髓。然而，随着年龄的增长，生物体的干细胞丧失了增殖能力。他们中的许多人陷入了永久的静止状态。

为了尽可能准确地创建干细胞行为的计算模型，由Antonio del Sol教授领导的LCSB计算生物学小组应用了一种新颖的方法。“干细胞生活在一个利基市场，它们不断与其他细胞和细胞外成分相互作用。在计算机上模拟这么多复杂的分子相互作用是非常困难的。所以我们改变了观点。我们不再考虑外部因素是什么了影响干细胞，并开​​始考虑干细胞的内部状态在其精确定义的利基中会是什么样的。“

这种新方法导致计算生物学小组的Srikanth Ravichandran博士开发出一种新的计算模型：“我们的模型可以确定哪些蛋白质在其生态位中对特定干细胞的功能状态负责 - 这意味着它是否会分裂或者保持静止状态。我们的模型依赖于哪些基因被转录的信息。现代细胞生物学技术能够在单细胞分辨率下分析基因表达。“

以前不知道为什么老鼠大脑中的大部分干细胞都处于静止状态。LCSB的研究人员从他们的计算模型中发现了一种名为sFRP5的分子，该分子可以保持神经元干细胞在老鼠体内无活性，并通过阻断对细胞分化至关重要的Wnt途径来阻止增殖。

细胞的复兴

然后，德国癌症研究中心(DKFZ)合作者的神经干细胞的长期专业知识来自于：首先在培养皿中研究干细胞，然后直接在小鼠中研究干细胞，他们可以通过实验验证计算预测。当中和sFRP5的作用时，静止的干细胞确实开始更积极地增殖。因此，他们再次被招募用于衰老大脑中的再生过程。“随着sFRP5的失活，细胞经历了一种复兴，”del Sol说：“因此，老鼠脑中活性干细胞与休眠干细胞的比例几乎与幼年动物一样有利。”

“我们的研究结果是实施干细胞疗法的重要一步，例如神经退行性疾病，”Antonio del Sol说。“我们能够证明，通过计算模型，可以确定干细胞特定状态的基本特征。”这种方法不仅限于研究大脑。它还可以用于模拟体内其他器官的干细胞。“希望这将为再生医学开辟道路，”德尔索尔说。