「72變」幹細胞
最近國產遊戲【黑神話：悟空】大火，不僅是因為國內遊戲行業有了長足的進步，還得稱贊咱們創造的齊天大聖孫悟空的形象實在是太經典了。於是我又找出86版經典【西遊記】看了一遍，孫悟空的形象再次在我腦中鮮活了起來。當然，今天我想講的不僅是孫悟空，還有在我們體內一類和他很像的一類細胞，它就是幹細胞。
【黑神話：悟空】遊戲海報
（圖片來源：【黑神話：悟空】遊戲官網）
說起孫悟空，小孩都知道的是他有72變的本領，而幹細胞也能72變，甚至有更多的變化。幹細胞就是我們體內一類具有無限潛能的細胞，它能夠變成神經細胞、血細胞、肌肉細胞、骨細胞等多種多樣細胞。而且幹細胞可以由一變為二，由二變為四……成千上萬的細胞就是由一個幹細胞變的。這讓我想起來孫悟空拔一根毫毛就可以變成很多個孫悟空，這不就是跟幹細胞學的嗎！
另外一個特點就是幹細胞可以一直增殖，而且可以說它是「不死的」，這也和孫悟空有幾分相似了。可以說有了幹細胞，我們一生中遇到的很多疾病都可以被它克服。比如患者得了白血病，白細胞不夠時，就讓幹細胞變成無數的白細胞，以後我們在電視劇裏就再也看不到主人公因為突然得了白血病而死去的痛苦結局了。
圖片說明：幹細胞的功能
（圖片來源：The National Academies）
我們的大腦中也有幹細胞，稱為神經幹細胞。不過成年大腦內的神經幹細胞更像是被壓在五行山下的孫悟空，它徒有一身本領卻得不到施展。
如何把腦內沈睡的神經幹細胞喚醒，讓它釋放出無限的潛力來治療腦部疾病，是現代科研和醫療領域的一個重大問題。不僅在成年人腦內解救幹細胞意義重大，在人的發育過程中，如果神經幹細胞不能按時解除封印變成其他細胞，也會影響大腦的發育，出現小頭畸形癥、自閉癥和腦癱等神經發育障礙情況。因此，啟用沈睡的神經幹細胞，讓它產生新的神經元，對於大腦的修復和生長都至關重要。
這讓我想到，【西遊記】裏其實最重要的一集就是唐僧遇到了壓在五行山下的孫悟空。試想如果當時他沒有走那條路，或者沒有看到山下的一個毛猴，又或者他看到被嚇跑了，那就沒有後面八十一難的故事了，大唐帝國也就不會迎來「大乘佛法」的真經。
【西遊記】劇照
（圖片來源：中央電視台）
解封「五行山」
那如何解除神經幹細胞的封印，把它從「五行山」下釋放出來呢？首先我們得知道壓住神經幹細胞不能施展魔法的「五行山」是什麽。
來自杜克大學、新加坡國立大學的實驗室聯合研究了神經幹細胞休眠的原因。他們透過超微顯微鏡和活細胞成像技術，發現在休眠神經幹細胞裏有一些細胞骨架蛋白，叫做F-actin（鏈狀肌動蛋白）。這些細絲狀的細胞骨架蛋白在神經幹細胞由休眠變成啟用過程中不停地運動，它們從細胞伸出的凸起處逐漸運動到細胞胞體內，進而在胞體內聚集，之後就進行了細胞的分裂。
幹細胞
（圖片來源：veer圖庫）
可以說，就是這些細胞骨架牢牢地控制住了神經幹細胞的啟用，它們就是壓在神經幹細胞身上的「五行山」。它們的運動就像五行山在崩塌時的運動一樣，因此，只要掌握了控制F-actin運動的關鍵，就能釋放出沈睡的神經幹細胞了。
圖片說明：沈默神經幹細胞中的F-actin
（圖片來源：Lin et al., Sci. Adv. 10, eadl4694 (2024)）
那如何晃動五行山呢？其實五行山並不重，孫悟空憑自己的本事就能把它掀翻，關鍵還在於貼在五行山上的封印，那可是鎮住五行山的關鍵。那對於神經幹細胞來說，控制細胞骨架F-actin的封印又是什麽呢？
這個聯合團隊就發現，一種特定類別的Formin蛋白（鏈狀肌動蛋白聚合酶）控制了細胞骨架F-actin的變化，也就控制了神經幹細胞啟用的過程。在實驗室裏，當他們把Formin蛋白拿掉之後，神經幹細胞就不能很好地從休眠狀態進入啟用狀態。當然，束縛著神經幹細胞的細胞骨架F-actin也就不能發生改變了。
【西遊記】劇照
（圖片來源：中央電視台）
在【西遊記】中，孫悟空在大鬧天宮後被如來佛祖壓在五行山下500年，最後被唐三藏解救出來後，一同西行取經，終成正果。那在我們的腦內，誰又是「唐三藏」呢？腦內的「唐三藏」又是如何解除五行山上的封印，讓沈睡的神經幹細胞重新啟用的呢？
研究團隊發現，腦內的星形膠質細胞就是解救「悟空」的「師父」。星形膠質細胞是我們腦內膠質細胞的一個亞型，因為形狀像不規則的星星，因此而得名。它們一般的功能是保護神經細胞，為神經細胞提供營養。這裏研究員們又發現了它們新的功能，那就是啟用神經幹細胞。
研究員們觀察到，星形膠質細胞會分泌一種名Fog蛋白（折疊原腸胚形成蛋白），這種蛋白作為訊號傳遞媒介，會引發一系列連鎖反應，包括啟用Formin蛋白通路來控制鏈狀肌動蛋白的運動。最後，這些過程會喚醒神經幹細胞，使其脫離休眠狀態，然後神經幹細胞開始分裂，產生有助於大腦修復和發育的新神經細胞。
圖片說明：星形膠質細胞
（圖片來源：ScienCell Research Laboratories）
胞內訊號「咒語」
透過這個過程我們看到，星形膠質細胞啟用神經幹細胞不是簡單地揭下「封印」就行了，這裏面有復雜的訊號傳遞過程。這就像是唐僧當時在解除五行山上的封印時，也是跪地拜求，嘴中還念有咒語。只有透過正確的咒語，封印才能被解除。
試想當時如果唐僧佛學功底不足，不能準確地背出解封的咒語，他也不能將孫悟空解救出來。那在我們的大腦內，星形膠質細胞解除沈睡神經幹細胞封印的咒語是什麽呢？
【西遊記】劇照
（圖片來源：中央電視台）
這裏，我給大家簡單介紹下星形膠質細胞如何啟用沈睡的神經幹細胞。上面說到，星形膠質細胞會分泌Fog蛋白，神經幹細胞中名為GPCR的受體蛋白隨後對星形膠質細胞分泌的Fog做出反應，啟用控制神經幹細胞中鏈狀肌動蛋白形成的訊號通路。
這條通路上又包括Gαq，Rho1，Dia等「訊號使者」。解除封印的指令，透過這一個個的訊號信使最終會作用到鏈狀肌動蛋白上，讓其改變形狀，將沈睡的神經幹細胞釋放出來。
通路上的訊號使者
（圖片來源：Lin et al., Sci. Adv. 10, eadl4694 (2024)）
由此可見，腦內星形膠質細胞啟用沈睡的神經幹細胞的過程是復雜的，透過分泌Fog蛋白，啟用神經幹細胞上的GPCR受體，GPCR受體在神經幹細胞的胞體內又透過Gαq-Rho1-Dia訊號通路開啟鏈狀肌動蛋白，最後啟用神經幹細胞。這一過程完全可以拍成【西遊記】電視連續劇中的「唐僧救悟空」一集了！
看似簡單的過程，其實蘊藏著大量的資訊。86版【西遊記】導演楊潔能夠將其拍出來，實屬不易，而科研人員能夠將體內的這一過程呈現出來，也可以說是歷盡艱辛。
圖片說明：星形膠質細胞啟用沈睡神經幹細胞模式圖
（圖片來源：Lin et al., Sci. Adv. 10, eadl4694 (2024)）
被解救出來的孫悟空後隨唐僧一路斬妖除魔，經歷了九九八十一難終取回真經，自己也被封為「鬥戰勝佛」。而在大腦內，啟用的神經幹細胞也是功用極大，及時啟用的神經幹細胞，在大腦發育過程中可以變成各類神經細胞，極大地降低了神經發育障礙導致的認知、溝通、適應行為以及精神運動技能受損。
結語
透過研究這一過程，我們掌握了解封神經幹細胞的「咒語」，成了「唐僧」，當我們需要的時候，就念出啟用神經幹細胞的咒語。例如我們知道GPCR是咒語中關鍵的一步，GPCR蛋白家族也已成為治療各類疾病的主要藥物靶點。那我們設計出針對CPCR的藥物，就可以控制神經幹細胞的重新啟用了。
這一思路為使用現有藥物治療神經發育障礙提供了潛在策略，也使我們掌握了一種啟用神經幹細胞的新方法。
出品：科普中國
作者：王飛（神經科學博士）
監制：中國科普博覽
