科技日?qǐng)?bào)記者 張夢然
杜克—新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院和新加坡國立大學(xué)機(jī)械生物學(xué)研究所聯(lián)合發(fā)現(xiàn)一種喚醒休眠神經(jīng)干細(xì)胞的新方法，為自閉癥、學(xué)習(xí)障礙和腦癱等神經(jīng)發(fā)育障礙提供了潛在的新療法。發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的這項(xiàng)研究表明，名為星形膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)細(xì)胞對(duì)于喚醒大腦中休眠的神經(jīng)干細(xì)胞至關(guān)重要。
在成年哺乳動(dòng)物大腦中，大多數(shù)神經(jīng)干細(xì)胞處于休眠狀態(tài)。但一旦收到特定激活信號(hào)被喚醒，它們就會(huì)產(chǎn)生新的神經(jīng)元，幫助大腦修復(fù)和生長。
神經(jīng)干細(xì)胞的激活問題與衰老性認(rèn)知衰退和神經(jīng)發(fā)育障礙息息相關(guān)。神經(jīng)發(fā)育障礙影響全球約5%的兒童和青少年，導(dǎo)致認(rèn)知、溝通、適應(yīng)行為和心理運(yùn)動(dòng)能力受損。
為了研究這種激活，研究團(tuán)隊(duì)將目光轉(zhuǎn)向了果蠅。與哺乳動(dòng)物類似，果蠅的神經(jīng)干細(xì)胞在被喚醒之前一直處于休眠狀態(tài)。團(tuán)隊(duì)使用放大倍數(shù)為10倍的超分辨率顯微鏡，檢查了果蠅休眠神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志性微小纖維結(jié)構(gòu)。這些細(xì)微結(jié)構(gòu)的直徑約為1.5微米，一種特定類型的Formin蛋白可激活這些細(xì)絲并使其組裝。
團(tuán)隊(duì)觀察到，星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)釋放一種名為“折疊原腸胚形成”或“Fog”的信號(hào)蛋白，這種蛋白會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，包括激活Formin蛋白通路來控制肌動(dòng)蛋白絲的運(yùn)動(dòng)。最終，這些過程會(huì)喚醒神經(jīng)干細(xì)胞，使其脫離休眠狀態(tài)。然后它們開始分裂，產(chǎn)生有助于大腦修復(fù)和發(fā)育的新神經(jīng)元。
隨后，神經(jīng)干細(xì)胞中的受體蛋白GPCR，會(huì)對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的Fog作出反應(yīng)，激活控制神經(jīng)干細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白絲形成的信號(hào)通路。GPCR蛋白家族已成為治療各種人類疾病的主要藥物靶點(diǎn)——34%的經(jīng)美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)的藥物針對(duì)該蛋白家族。而此次了解該信號(hào)通路如何控制神經(jīng)干細(xì)胞再激活，有望為利用現(xiàn)有藥物治療神經(jīng)發(fā)育障礙提供一種潛在策略。
總編輯圈點(diǎn)：
神經(jīng)干細(xì)胞是一種特殊的、能自我更新的細(xì)胞。在成年人中，大多數(shù)神經(jīng)干細(xì)胞處于休眠狀態(tài)。長期以來，科研人員都在摸索喚醒這些休眠干細(xì)胞的方法。此次，他們將目光投向了小小的果蠅，找到了激活休眠神經(jīng)干細(xì)胞中標(biāo)志性微小纖維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵——一種特定類型的蛋白。再繼續(xù)追溯，則可以發(fā)現(xiàn)，我們已經(jīng)熟悉的GPCR蛋白家族也在其中扮演角色。這意味著現(xiàn)有的藥物或許就能發(fā)揮作用。如果成年人的大腦也能“再生”，神經(jīng)系統(tǒng)疾病也就有了治愈的希望。
