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加州大学旧金山分校的科学家们在年轻的大脑中发现了一种能够形成肿瘤细胞的干细胞。这一突破可以解释成年脑细胞是如何利用发育过程来引发致命脑癌（如胶质母细胞瘤）的爆炸性增长的。
大脑中一种新型干细胞的发现可能会为最致命的脑肿瘤带来更好的治疗方法。
加州大学旧金山分校的科学家们在年轻的大脑中发现了一种能够形成肿瘤细胞的干细胞。这一突破可以解释成年脑细胞是如何利用发育过程来引发致命脑癌（如胶质母细胞瘤）的爆炸性增长的。
他们是在对生命最初20年的人类脑细胞进行广泛的基因组调查时发现这一发现的。研究结果发表在1月8日的《Nature》杂志上。
“许多脑部疾病开始于不同的发育阶段，但直到现在，我们还没有一个全面的路线图来简单地理解健康的大脑发育，”Arnold Kriegstein博士说，他是加州大学旧金山分校的神经学教授，也是该论文的共同通讯作者。“我们的地图突出了人类大脑生长背后的基因程序，这些基因程序在特定形式的大脑功能障碍中出错。”
这项研究测量了从捐赠的大脑样本中提取的细胞的基因表达。研究人员记录了每个细胞的原始位置，以帮助解释大脑如何建立联系。
除了发现一种可以解释成年期胶质母细胞瘤遗传的早期干细胞外，这些数据还包含了自闭症起源的线索。研究人员已经发表了这些数据，作为该领域用于了解其他广泛的大脑疾病的资源。
“我们的研究描绘了人类大脑发育最详细的画面之一，”Kriegstein实验室的博士后研究员、该论文的第一作者和共同通讯作者Li Wang博士说。“基于临床和实验室观察的理论现在可以根据这些硬数据进行测试，我们很高兴看到这个领域还能用它做些什么。”
大多数关于大脑发育的研究都是在动物模型中进行的，这些模型充其量只是人类大脑的松散代表。
该团队也由共同第一作者Cheng Wang博士和共同通讯作者Jingjing Li博士领导，他们认为通过研究人类大脑本身可以获得有价值的新见解。他们与美国国立卫生研究院的神经生物银行以及与加州大学旧金山分校有关的当地医院合作，获取了大脑样本。
这些样本来自27个从生命早期到青春期的个体，被送到加州大学旧金山分校，并在数千个个体细胞中分析基因表达。
基因表达指的是储存在染色体中的DNA如何被复制成RNA——一种短暂的遗传信息——然后被用作构建蛋白质的模板。通过测量RNA，研究人员可以窥探这些细胞的行为。
Kriegstein说：“RNA降解很快，为了获得可用的数据，你需要非常原始的组织。Li和他的同事们对这种组织进行如此高分辨率的基因组测试是一个巨大的进步，我们感谢社区通过捐赠这种珍贵的组织来支持这种关键的研究。”
研究人员分析了每个细胞中每个染色体的哪些部分可用于表达基因。他们还标记了每个细胞取自大脑的哪个部位。
科学家们专注于从大脑皮层的前部和后部提取的细胞，这两个区域在人类中负责学习、记忆和语言。
“单靠RNA并不能说明细胞行为的全部，”Wang说。“通过在同一细胞中同时测量RNA和染色质状态，然后将每个细胞映射回大脑结构，我们可以开始了解大脑发育的完整故事。”
在发育中的大脑中出现了一系列自闭症风险基因
自闭症不是由单个基因突变引起的，而是由许多基因突变的组合引起的。
研究人员发现，许多与自闭症相关的基因在任何症状出现之前就被未成熟的神经元激活了。他们说，这些基因的突变可能会干扰年轻大脑的发育，导致自闭症。
Wang说：“这些基因表达程序在年轻的神经元还在发育中的大脑中迁移，并弄清楚如何与其他神经元建立联系时变得活跃起来。如果在这个阶段出了什么问题，那些成熟的神经元可能会对去哪里或做什么感到困惑。”
由于这项研究没有观察自闭症患者的组织，所以目前还不清楚自闭症是如何在大脑中展开的。但这些数据将许多与自闭症相关的基因变异与作为大脑发育基石的细胞联系起来。
Kriegstein说：“人们谈论将这些点联系起来，以描绘出自闭症是如何出现的，从某种意义上说，我们已经确定了在发展的关键时刻导致自闭症的许多点。这部分发展值得进一步研究，以解开自闭症的所有谜团。”
当研究人员筛选他们的数据时，Wang注意到一组干细胞似乎准备做一些不寻常的事情。这些未成熟的细胞已经开始表达通常在三种成熟细胞类型中发现的基因。
发育中的大脑中的许多干细胞成熟为一种细胞类型，如神经元或支持细胞。有些可以成熟为两种类型。但是这些干细胞可以发育成三种谱系：两种被称为神经胶质细胞的支持细胞，以及一种神经元。
研究人员认为，这种能力可能会使它在生命后期产生胶质母细胞瘤，胶质母细胞瘤包含三种相似的细胞类型。
Kriegstein说：“胶质母细胞瘤具有挑战性，因为它是如此的异质性。Li发现了一种能够制造所有三种胶质母细胞瘤细胞类型的前体。”
这一发现证实了一个广为接受的理论，即肿瘤劫持了基因生长程序，导致成年期失控生长。
而且，它可能为从胶质母细胞瘤的源头——“癌症干细胞”——治疗胶质母细胞瘤提供新的切入点。
Wang说：“通过了解一个干细胞在发育中的大脑中产生三种细胞类型的背景，我们可以在癌症期间它再次出现时中断这种生长。”
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