达尔文式筛选在多细胞生物的细胞生态系统中，构筑起一套精密的细胞间竞争监察机制，这种生物界的"优胜劣汰"法则深刻塑造着组织架构与功能网络。细胞竞争通过清除次优细胞，确保了多种组织的完整性，而神经元竞争则专门通过塑造神经网络来建立精确的感官、运动和认知功能回路。然而，我们对不同神经细胞类型在发育和病理环境中细胞竞争的理解仍然有限。
2025年2月20日，中国科学院遗传发育所吴青峰团队在National Science Review杂志在线发表了题为“Neural Cell Competition Sculpting Brain from Cradle to Grave”的综述论文。该综述全面回顾了神经细胞竞争（Neural Cell Competition, NCC）在大脑发育、功能塑造、疾病和衰老中的重要作用，并展望了该领域的未来发展方向。该综述从神经干细胞、神经元到胶质细胞，系统阐述了神经系统中的细胞竞争现象、机制及其潜在功能，并探讨了其在神经退行性疾病、脑衰老和脑肿瘤中的作用。
其一，在神经发育过程中，神经祖细胞之间的竞争可影响大脑的最终大小（brain size）及神经网络的构建。适应性较强的神经祖细胞通过竞争占据有限的增殖空间，并整合多种信号通路，以淘汰低适应性的细胞。该过程的紊乱可能导致脑畸形，如巨脑症或小头畸形。其二，神经元之间的竞争则影响其存活、突触连接及神经回路的塑造。在这一过程中，神经营养因子、神经元电活动及突触可塑性协同作用参与调节，确保功能更强的神经元存活并整合至成熟的神经网络。其三，星形胶质细胞、少突胶质细胞及小胶质细胞之间也存在竞争。例如，小胶质细胞通过吞噬功能较弱或受损的神经元及突触，优化突触连接并维持神经稳态。此外，跨物种嵌合研究发现，人源胶质祖细胞可在竞争中取代小鼠胶质细胞，表明竞争机制在胶质细胞功能整合中的重要性。
神经细胞竞争在神经系统疾病和衰老中的作用也备受关注。研究发现，细胞竞争的异常可能导致自闭症、癫痫等神经发育障碍，也可能加剧帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病的病情。在某些情况下，NCC可能通过选择性清除受损神经元来延缓疾病的进程；而在另一些情况下，过度竞争可能加剧神经元损伤。此外，在脑肿瘤中，细胞竞争既可能作为一种抑癌机制，也可能被恶性癌细胞利用以促进肿瘤进展。例如，在胶质母细胞瘤中，突变细胞可能演变成超级竞争者，形成压倒性竞争优势，驱逐正常神经元，并通过克隆性扩增和克隆性选择增加肿瘤的异质性，加速疾病恶化。
综上，生理性神经细胞竞争调控细胞存活、细胞增殖、领地占据、组织模式生成、突触形成及精确的环路构建，而失调的神经细胞竞争可能加速衰老、加剧神经退行性疾病并推动脑肿瘤进展。本文为神经科学领域的研究提供了一个全新的视角，未来研究有望通过解析竞争机制，开辟认知增强与神经疾病防治新路径。
中国科学院遗传发育所吴青峰研究组李雨正博士和博士生高丽森为本文的共同第一作者，吴青峰研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金及北京市科技委员会等项目的资助。
图：神经系统内的细胞竞争
