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胶质细胞变形记

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时间:2016-07-27  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  “不要问我从哪里来 

  我的故乡在远方 

  为什么流浪 

  流浪远方 

  流浪…… 

  回首过去的一个月,我的脑海中始终回荡着这熟悉的旋律。我想我永远也不会忘记我刚刚度过的惊心动魄的三十天。这一刻我的身体被浓度为百分之四的多聚甲醛浸透,我的一切活动被它禁锢,我眼前浮现的是那个从远方走来的自己。 

    

  我的曾用名是星形胶质细胞,现在的我叫诱导的神经元。 

  在短短一个月的时间里我和千千万万同胞一起经历了我们人生最大的一次冒险,脱胎换骨、重获新生。 

  

    翻一下我的族谱,其实我来自于一只实验室里的小老鼠,可就在它出生后第五天的那个下午,它牺牲了。实验者将它的脑组织取出来,剪成小块分离出胶质细胞。 

  这些胶质细胞可以称之为我的祖辈,他们的生命力十分顽强,在经历了剪刀手胰蛋白酶的围攻后在组织块中被打散成了单个细胞,不过也有一些同伴因为不堪“折腾”而死去。 

  幸存者们在培养皿中生活了大概一周的时间。那是平静的一周,那里有丰富的食物,充足的氧气,他们肆意生长繁衍,群体渐渐扩大,直到占领整个培养皿。 

  而我,就是这些幸存者的其中一个后代。 

  

    生活不会总是一帆风顺,有一天我们正吃着糖果唱着歌,剪刀手胰蛋白酶再次降临了,我们不得不和家人分开,最后我和一群同胞被丢进了一个小小的房间。接下来发生的事情让我终身难忘。一群我们从未见过的生物入侵了我们的房间,它们像异形一样包围我们,吸附在我们身体表面,褪去外衣,然后神秘地进入了我们的身体。后来我才知道它们的名字叫做慢病毒。慢病毒将能够萌发神经元命运的种子撒在了我们身体里,它们快速地生根发芽,我们的世界也随之发生了天翻地覆的变化。 

  我眼看着有些同伴在挣扎中死去,尸体就漂浮在我的周围,而我自己也能感觉到自身正在发生着的剧变:被入侵大约一周后,我发现我那扁平的身体变得圆鼓鼓,而新长出来的手也是又细又长;与此同时我的内心也发生着奇妙的变化,似乎有一股力量要喷涌而出。再看看我的身旁,活下来的同伴们大都不是原来的模样,不过也有极少数的同胞幸免于病毒感染依旧还是当初的样子。 

  每隔两三天,实验者给我们补给营养的时候我们也趁机放放风。有时候我们会被放到显微镜下,聚光灯下我们成了舞台的主角。 

  “诱导得不错,好多看起来都像神经元!” 

  从他们的对话中,我知道,我已经有了一个新的名字——诱导的神经元。 

    

  诱导的神经元,诱导的神经元......我不停念叨着这几个字,心中的疑虑也一天天生长: 

  为什么要把我们胶质细胞诱导成神经元? 

  诱导的神经元和真正的神经元有什么不一样? 

  我的祖先是胶质细胞,那现在我到底是什么? 

  我忍不住问了身旁的小伙伴,可他也仅仅知道神经元和我们的祖先——胶质细胞一样住在脑袋里而已。既然同样都是脑细胞,为何要让我们经历痛苦被诱导成神经元? 

  对于真正的神经元,我所知甚少。看着自己的身体,我开始想象神经元的样子。难道就和我现在一样,有着圆鼓鼓的身体和长长的手? 

  三周就这样过去了,我的手变得更长了,还像树枝一样多了好多分叉。我遇到的细胞也越来越多,有些只是擦肩而过,而有些会建立深厚的友谊,就像命中注定,我们会联系在一起。听同伴说,这种特殊的联系叫做突触,突触让神经元彼此交流、心意相通。 

  但我的心中还是有很多疑惑没有解除,直到有一天,我碰到了另一位博学的同伴,是他给了我答案。 

  它见到我的时候,甚是欢喜,还不停夸赞我的美貌,我的成熟。我却不以为然。它告诉我,它也是诱导的神经元,虽然它的手还是又短又粗,看起来还有好几分胶质细胞的模样。即便如此,它还是以此为傲,因为它也算是半个诱导的神经元了。 

  “胶质细胞和神经元本来就是宗亲,不过在外人看来,神经元是贵族,胶质细胞只能是平民。神经元与神经元组成的神经网络可以实现各种功能,这就是神秘而伟大的神经元网络!可是如此优秀的神经元也有着天生致命的弱点。他们结构精细,却容易受伤,关键是受伤后修复能力有限,因为神经元一旦生成后就很难再分裂。如果神经元受伤了,大脑的功能会受到严重的影响。胶质细胞似乎生来就是配角,他们总是围着神经元转悠,劳劳碌碌一生也很难被人们记住。有多少胶质细胞梦寐以求能够变成神经元,变得被人们重视?直到有一天机会从天而降,他们被选中,被诱导,被变成了神经元。这个过程即使痛苦万分,即使他们中的有些变得不伦不类,哪怕有一点点像神经元,他们便欢欣鼓舞,死而无憾!想一想那些没有走到现在的同胞,他们就倒在我们身旁,幸存的我们应该加倍努力变得更成熟更接近真正的神经元……” 

  听着他的述说,我慢慢释然了。对于真正的神经元我也充满了向往,可是我又忽然变得不安。我不知道现在的我是否已经成为了真正的神经元?我是否能够替代那些伤病甚至死亡的神经元发挥正常的功能? 

    

  一个月很快就过去了,在这个小小的才两平方厘米的培养皿空间里我有了自己的朋友圈,我们的手紧紧握在一起,我们彼此分享最新的动态,见证点滴的成长。 

  终于有一天,我被拿出了培养箱,实验者将要用一种称之为膜片钳的技术为我做个生理检查,看我是否是一名合格的神经元。我充满了自信,因为至少从外表来看,我已经接近一个成熟神经元的样子了。等了半天,终于轮到我了。一根管子吸住了我的身体,我打了个趔趄,不过还是站稳了脚跟。实验者打开了一个检查项目,点击开始,然后满眼期待地盯着屏幕。突然我全身发麻,原来是触电了,紧接着我又感受到了那股曾经在我体内喷涌的力量,是那么强大,那是我的心跳,就在那屏幕上跳出一座座高高的山峰。“哇,好多动作电位,这神经元诱导得相当成熟呀!”实验者惊喜地说道。 

    

  这不是科幻,这是科学,实实在在的科学。 

  我们所经历的从胶质细胞转变成神经元的过程就叫做转分化。像胶质细胞这样能被转化成神经元的还有很多其他类型的细胞。比如最常见的成纤维细胞,这种细胞易于获得而且培养简单,是转分化的首选。 

  我们胶质细胞与神经元本是同根生,从某些方面来讲更接近神经元,这也是我们被选中的原因之一。另外大脑里有数量颇丰的胶质细胞,如果可以在神经元生病的地方将我们就地转化,或许能为治疗如帕金森氏病、阿尔海默兹症等神经系统顽疾增加一个选择。 

  期望总是美好的,要让这项技术更好地投入应用还有却很多现实的问题亟待解决。比如:如何诱导得到特定类型的神经元(如多巴胺能神经元)?人的大脑地域差异很大,不同区域的同种神经元生活习性很可能不一样,那么如何得到带有区域特征的特定神经元?转分化的过程迅速而剧烈,但是神经元命运的火种是如何在胶质细胞里面引燃的呢? 

  路漫漫其修远兮,人将上下而求索。 

    

  生理检查终于结束了,离开温室的我们已经被空气中的细菌包围了。我们筋疲力尽,奄奄一息,但还有另一项检查在等着我们。 

  在形变上我们看起来已经成功了,可是本质上我们已经成为神经元了吗?神经元和胶质细胞表达的很多蛋白都不一样,而正是这些神经元才有的蛋白在执行着神经元的特殊使命。 

  现在的我和其他诱导的神经元是通过我们之间形成的突触结构进行交流的,而胶质细胞之间是没有这种结构的。神经元突触的形成以及正常运行需要很多特定蛋白的表达,如一种称之为Synapsin的蛋白。再比如现在我的手又细又长,我的骨架已经变成神经元特有的了吗?接下来的检查,实验者将通过抗体染色来进行检测。所选取的抗体是能够特异性识别并结合这些蛋白的。 

  我看到实验者拿出了早已为我们准备好的“毒药”,上面写着百分之四的多聚甲醛。这是一种交联剂,也是一种防腐剂。喝下它,我的细胞膜将不再流动,我的心脏将不再跳动,仿佛被冰雪奇缘里面的姐姐施了魔法,转眼间只见千里冰封,万物凝固…… 

  紧接着实验者会将特定的抗体孵育在我们周围,抗体进入我们体内,凭借着本能找到它独一无二的另一半——抗原(就是神经元体内的各种蛋白),它们紧紧结合在一起。 

  那实验者是怎么发现它们的呢?巧妙的是,实验者早已经偷偷在抗体身上加了一盏灯,没错,就是荧光基团。荧光基团能够激发出特定波长的光,比如常见的红绿蓝可见光还有红外这种不可见光。在荧光显微镜的帮助下,特定的抗体就暴露了它所结合的蛋白。眼见为实,这样实验者就可以看到我是否有神经元的蛋白了。 

    

  我知道我即将死去,可是我并不害怕,死得其所四个字是我想说的。胶质细胞转分化成为神经元的道路还很长,我的牺牲是为了让其他同伴更好地走下去,所以我愿意。或许永远也没人知道到在被多聚甲醛浸透的那一刻我痛并笑着…… 

  

    (作者:中科院上海生命科学研究院神经科学研究所 李三兰 

    谨以此文,献给那些为科学实验牺牲的小老鼠,以及它们的胶质细胞。

    感谢给此文提出很多修改意见的唐骋同学,袁洁同学,尹陈同学以及邓菡菲同学,还有我们实验室的饶志萍同学以及韩素娥同学。


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