《Stem Cell Reports》：Atypical cell cycle regulation over neural stem cell expansion
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本研究针对神经干细胞（NSC）命运决定机制，探讨了非典型细胞周期调控蛋白Spy1（SPDYA）如何打破NSC自我更新与分化的平衡。研究人员通过构建NTA-Spy1条件性转基因小鼠模型，发现Spy1过表达能促进NSC对称分裂、抑制神经元分化，并通过MSI1-NOTCH信号通路增强干细胞特性。该研究首次在体证明Spy1协同p53/PTEN缺失可诱发神经干细胞恶性转化，为胶质瘤等脑肿瘤的发病机制提供了新的治疗靶点。
成年哺乳动物大脑中潜藏着一群神秘的神经干细胞（NSC），它们终身保持着神经发生的能力，是大脑修复和功能维持的关键。这些细胞通过精确的细胞周期调控，在静息与激活状态间微妙平衡。然而，当这种平衡被打破，不仅会影响神经再生，还可能诱发脑肿瘤。近年来，一种名为Spy1（又称RingoA）的非典型细胞周期调控蛋白引起了科学家的关注。这种蛋白能以独特方式激活CDK1和CDK2，绕过常规的磷酸化调控机制，甚至能突破DNA损伤和衰老等细胞周期阻滞。已有研究表明Spy1在胶质母细胞瘤等侵袭性脑癌中异常高表达，但其在正常神经干细胞中的具体作用机制仍不明确。
为解开这一谜题，Lisa A. Porter团队在《Stem Cell Reports》上发表了最新研究成果。研究人员构建了创新的NTA-Spy1转基因小鼠模型，通过在巢蛋白（Nestin）阳性神经干细胞中诱导表达Spy1，系统研究了该蛋白对干细胞命运决定的影响。研究发现，Spy1的过表达不仅增强了神经干细胞的增殖能力和自我更新特性，还通过调节细胞命运决定因子NUMB的对称分布，促进了干细胞的扩增。更重要的是，研究揭示了Spy1通过MSI1-NOTCH信号通路调控这一过程，并在长期诱导下导致神经发生减少和认知功能受损。当与p53缺失或PTEN抑制等致癌变化结合时，Spy1能显著增强神经干细胞的致瘤潜能。
研究采用的关键技术包括：条件性转基因小鼠模型构建、神经干细胞神经球培养体系、流式细胞分选技术、免疫荧光染色、软琼脂克隆形成实验、斑马鱼异种移植模型和小鼠原位胶质瘤模型等。所有实验均使用从小鼠脑室下区（SVZ）分离的原代神经干细胞。
生成pTRE-Spy1转基因小鼠和NTA-Spy1小鼠模型
研究人员首先通过分子克隆技术将FLAG-Spy1序列插入pTRE-Tight载体，经显微注射获得pTRE-Spy1转基因小鼠。这些小鼠与Nestin-rtTA小鼠交配后，获得NTA-Spy1模型，实现在多西环素诱导下特异性在Nestin+细胞中表达Spy1。RT-qPCR和蛋白质印迹分析证实，该模型能有效调控Spy1在神经干细胞中的表达水平。
NTA-Spy1来源的细胞具有增强的干细胞特性
神经球形成实验显示，NTA-Spy1细胞能形成更多、更大的神经球，且连续传代后仍保持旺盛的增殖能力。BrdU掺入实验证实其增殖活性显著增强。单细胞克隆实验进一步表明，Spy1过表达提高了神经干细胞的克隆形成能力。基因表达分析发现，干细胞标志物Prom1、Sox2、Nes以及重编程转录因子Oct4、Myc、Klf4、Nanog等均显著上调。
NTA-Spy1细胞分化能力下降
分化诱导实验表明，Spy1过表达显著抑制了神经干细胞向星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元的分化。基因表达分析显示，星形胶质细胞标志物S-100β和神经元标志物Tubb3、Mapt的表达水平均显著降低。同时，神经分化关键调控因子p27的蛋白水平也明显下降。
NTA-Spy1细胞命运调控依赖于Musashi 1
细胞配对实验发现，Spy1过表达导致细胞命运决定因子NUMB的对称分布增加，不对称分布减少。进一步机制研究表明，这一过程依赖于Musashi 1（MSI1）蛋白，Spy1通过激活MSI1-NOTCH信号通路，调控NUMB的分布模式，从而影响神经干细胞的命运决定。
长期诱导Spy1导致NSC池保留和认知功能受损
对20月龄老年小鼠的研究发现，长期Spy1过表达能使神经干细胞池保持活跃的增殖状态，细胞衰老标志物γH2A.X焦点数和凋亡指标caspase-3/7活性均显著降低。新颖物体识别实验显示，NTA-Spy1小鼠的认知功能出现障碍，表现为对新物体的探索时间减少。
Spy1在NSC致癌转化中发挥作用
软琼脂克隆形成实验表明，Spy1过表达能增强神经干细胞在低附着条件下的存活能力。当与p53 knockdown或PTEN抑制结合时，致瘤转化能力进一步增强。体内实验显示，在p53突变和RAS激活的GL261胶质瘤模型中，敲低Spy1能显著抑制肿瘤生长，并增加肿瘤细胞的衰老相关β-半乳糖苷酶活性。
该研究系统阐明了Spy1在神经干细胞命运决定中的核心作用，揭示了其通过调控细胞分裂模式和分化进程影响神经发生的新机制。特别重要的是，研究证明了Spy1在神经干细胞恶性转化中的促进作用，为理解脑肿瘤的发生提供了新视角。研究发现Spy1的致瘤作用与p53和PTEN等经典肿瘤抑制通路密切相关，提示针对Spy1的靶向治疗可能对具有特定基因异常的脑肿瘤患者具有潜在价值。这项工作不仅增进了对神经干细胞生物学的基本认识，也为开发针对脑肿瘤的新治疗策略奠定了理论基础。
