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线虫神经胶质细胞模型助力人类脑病研究

洛克菲勒大学的一项新研究表明,了解人类大脑的关键可能在于仅一毫米长的线虫身上。Shai Shaham博士和研究生Elliot Perens利用线虫来研究神秘的神经胶质细胞。这种细胞构成人类大脑的90%,并且当其功能障碍时可能导致帕金森病和精神分裂症等疾病。研究结果发表在6月的《Developmental Cell》上。

研究神经胶质细胞之所以困难,是因为它们是神经元存活所必需的,任何干扰都可能危及生物体的生命。Shaham和Perens证明,线虫是研究神经胶质细胞功能的理想模型系统,因为其神经胶质细胞可以被移植,而神经元仍能正常形成和发挥作用。

整个研究始于30年前发现的daf-6突变线虫。研究表明,daf-6线虫的一种突变与神经胶质细胞的发育有关,但此前缺乏直接实验验证。线虫头部有一对神经元束,每个神经元束通过头部的小管延伸。神经胶质细胞包裹神经元并形成管道以保护神经元末梢。在daf-6突变体中,神经胶质细胞无法正常形成管道,导致神经元与外界失去联系,线虫无法感知气味和味道。管道形成需要向细胞表面添加膜,同时确保膜不被移除,从而实现膜净增加。

Perens和Shaham认为,DAF-6蛋白与防止膜从表面移除有关,而另一种蛋白CHE-4负责添加膜。如果daf-6和che-14基因同时突变,不仅神经胶质管无法形成,线虫其他器官(如肠道和肾脏)的管状结构也会受损。此外,Perens观察到神经元在管道形成过程中对神经胶质细胞发出指令,提示两者之间存在信号交流。

daf-6基因编码的蛋白质与patched基因相关,后者编码一种受体蛋白,且在成神经管细胞瘤中是最常见的突变基因。Perens计划进一步研究其他生物体的神经胶质细胞是否也表达DAF-6蛋白,以验证其作用机制是否保守。

(责任编辑:泉水)