制造脑细胞的细胞分裂机制

俄勒冈大学(University of Oregon)的果蝇高分辨率成像捕捉到了干细胞用来制造神经元(构成大脑的细胞)的机械运动。这些运动协调了细胞分裂和分化，新生的细胞成为神经元。

　　

 

   

图像:俄勒冈大学正在研究的神经干细胞及其子代细胞膜的高分辨率图像。干细胞是大细胞…

资料来源:俄勒冈大学

俄勒冈大学(University of Oregon)的果蝇高分辨率成像捕捉到了干细胞用来制造神经元的机械运动，神经元是构成大脑的细胞。

这些运动协调了细胞分裂和分化，新生的细胞成为神经元。UO的化学和生物化学系教授Ken Prehoda说，分化对于构建人类认知和情感基础上的复杂生物体的大脑回路至关重要。

Prehoda是《细胞报告》杂志5月18日在线发表的一个项目的首席研究员。

果蝇的大脑有大约10万个神经元，而人类的大脑有超过500亿个。果蝇的发育研究通常会带来人类医学的进步。

Prehoda说，这一发现表明，机械过程对于理解大脑发育至关重要，而且可能对损伤后神经元及其连接的再生至关重要。

Prehoda说:“为了制造这么多神经元，正在发育的大脑就像一个工厂，单个干细胞‘机器’不断地制造神经元。”“我们发现，干细胞与工厂里的真实机器有更多的共同之处，它们在产生每个神经元时经历一个机械循环。”

在该项目中，UO分子生物学研究所的博士后研究员Bryce LaFoya使用旋转盘共聚焦显微镜对嵌入荧光标记的干细胞膜的果蝇大脑进行检测。这以高分辨率揭示了神经干细胞及其子代的膜动力学，揭示了每个神经元产生时的机械周期。

Prehoda说，为了制造神经元，神经干细胞必须将一种叫做命运决定因子的特殊分子放入分裂后产生的两个子细胞中的一个。这是如何做到的还不清楚，尽管之前有很多关于命运决定因素的物理相互作用的研究。

在2019年发表在《eLife》杂志上的一项研究中，普雷霍达(Prehoda)和分子生物学研究所(Institute of Molecular Biology)的研究生克里斯托·乌恩(Krystal Oon)报道称，蛋白质沿着细胞膜进行运动，但驱动这种运动的原因是已知的。

“细胞内的机械力分离了分裂后负责细胞身份的成分，”LaFoya说。“细胞分裂成两部分后，由于这些力量，一个细胞将继续成为干细胞，而另一个将继续成为神经元。”

Prehoda补充说，图像中显示的细胞尺度的机械力是如此强大，以至于周围的细胞膜在恢复正常之前被高度扭曲。他说，从头到尾了解这一过程可能会对再生治疗产生影响。

LaFoya和Prehoda在他们的结论中写道:“我们的结果表明，成神经细胞的膜在极性起始和维持中起着作用。”他们描述了神经干细胞用来制造神经元的过程。

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Cell Reports paper: https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00485-X