钻研发现，位于金字塔顶端的10%的神经干细胞是“胜者”，它们最终发生了30%—40%的大脑神经元，而位于金字塔底层的10%的神经干细胞只贡献了1%—2%的神经元。
值得一提的是，在发育早期被肃清掉的干细胞，没有任何时机发生子代神经元。
1859年，英国生物学家查尔斯达尔文系统论述生物退化切实基础的生物学著述《物种来源》在伦敦问世，该书指出，人和生物具备雷同的后人。书中提出的“物竞天择，适者生活”的观念也影响至今。
不同生命集体要竞争才干更好地生活立足，细胞之间也不例外，要竞争“上岗”，才干在生物体中谋得“一席之地”。
我国科研人员近日初次证明，在脑发育环节中神经干细胞之间存在细胞竞争现象。“在大脑发育环节中，为了争夺有限的空间、能量和营养，神经干细胞会发作强烈的竞争。最终，竞争优胜的细胞会存活上去，而竞争失败的细胞会被肃清。”4月18日，论文通信作者、中国迷信院遗传与发育生物学钻研所钻研员吴青峰通知科技日报记者。
更重要的是，他们还揭秘了脑发育环节中神经干细胞竞争的正负调控因子，并第一次性在哺乳生物中证明了细胞竞争对组织器官大小的调控作用。相干钻研成绩论文在线宣布于《发育细胞》杂志。
神经干细胞竞争在大脑中演出
早在1975年，西班牙迷信家赫尼斯莫拉达就在果蝇中发现了细胞竞争现象。随后的50年里，迷信家以果蝇为钻研对象，逐渐提醒了果蝇中细胞竞争的个性、机制和潜在作用。最近的钻研发现，细胞竞争现象在老鼠、猕猴、牛和人类等初等生物中也存在。
理想上，细胞竞争是一种自然抉择机制：淘汰不顺应环境的细胞，保管顺应环境的优胜细胞。
“但是，细胞竞争能否在一切的器官中都存在，还有待钻研。特意是在大脑发育环节中，神经干细胞之间能否存在优胜劣汰的现象，这种现象面前的驱动机制是什么？此前，迷信家们齐全不了解。”吴青峰坦言。
为了搞清楚脑发育环节中神经干细胞之间能否也存在竞争，吴青峰团队专门开发了一种新的嵌合体标志与追踪系统。
应用这一新方法，钻研人员在胚胎鼠大脑中诱导出不同的基因嵌合体。
追踪后，他们发现，携带不同基因型的神经干细胞有着齐全不同的命运，甚至“兄弟相煎、骨肉相残”的戏码都在演出：有的干细胞发作了清楚的克隆性扩增，有的干细胞则走向了凋亡，还有一些干细胞被临近细胞吞噬。
这些神经干细胞的命运为什么会如此不同？
带着这个不懂，钻研人员鉴定出两个可驱动神经干细胞竞争的次要因子——Axin2和p53。
“咱们发现，Axin2基因缺失的干细胞，在嵌合体环境中会成为失败者，面临被肃清的命运；而那些携带p53基因突变的干细胞，会清楚扩增，成为‘胜者’。”吴青峰解释。
10%的干细胞发生超30%的脑神经元
作为“幕后推手”，Axin2和p53基因终究是如何任务的？这惹起了科研人员的猎奇。
他们进一步解析了神经干细胞竞争的空间个性和分子机制。“咱们不只发现了大脑中的神经干细胞竞争的空间散布法令，而且发现Axin2基因可经过调控p53基因的蛋白稳固性影响细胞竞争，但更深化的机制还有待开掘。”吴青峰解释道。
因为应用基因嵌合体诱导技术观察神经干细胞竞争，或者存在必定水平的人为要素，为了更主观地探求神经干细胞的竞争状况，科研人员又进一步探求了自然发作的内源性现象。
在4年多的时间里，科研人员搜集了1000多个小鼠大脑，对神经干细胞启动了短期和常年克隆剖析。“短期克隆剖析可以观察到干细胞之间的竞争形态，常年克隆剖析可以反映竞争对其子孙后辈细胞的影响。”吴青峰说。
钻研发现，位于金字塔顶端的10%的神经干细胞是“胜者”，它们最终发生了30%—40%的大脑神经元，而位于金字塔底层的10%的神经干细胞只贡献了1%—2%的神经元。
值得一提的是，在发育早期被肃清掉的干细胞，没有任何时机发生子代神经元。
对此，吴青峰解释说：“那些位于金字塔顶端的神经干细胞的存在或者对脑结构的稳固和脑性能的成功具备重要意义，但同时也会带来隐患。假设这些位于金字塔顶端的神经干细胞携带了致病突变，其子代神经元就会承袭上来，更容易引发疾病。”
给神经干细胞的竞争才干“打分”
科研人员并没有就此止步。为了验证上述钻研结果的牢靠性，他们又应用单细胞和群体细胞转录组测序技术，创立了与细胞表型、细胞基因型和细胞转录组型相干的三个数据集。
在这三个数据集的基础上，科研人员鉴定了细胞竞争的分子特色，并开发了失败者特色评分系统，给干细胞“打分”。“得分越高，干细胞的竞争才干越弱。”吴青峰说。
基于这个方法体系，科研人员发现，神经干细胞的评分高下与Axin2水平呈负相干，而与p53信号通路、压力照应通路、蛋白折叠通路等的激活水平呈正相干。
“这一结果标明，内源性神经干细胞竞争是存在的，并依赖于竞争调控因子的表白水平。”吴青峰说，这象征着，竞争调控因子的外在差同性表白引发了神经干细胞之间的竞争，把这些竞争调控因子的表白调整到相反的水平，就可以削弱细胞竞争。
当钻研人员把这两个竞争调控因子的表白水平调整至相反水平时，他们惊喜地发现，大脑皮层会发生必定水平的扩张，神经元数目也清楚增多。“这象征着，细胞竞争对组织器官大小有调控作用。”吴青峰强调。
在吴青峰看来，这项钻研为探求神经细胞之间的竞争关上了新的大门，提供了方法与战略，也为探求脑肿瘤、脑发育疾病和神经元软弱性的来源提供了新的视角。
