为什么神经元无法增殖?——有望推进脑再生医疗革新的研究

生命科学 2017年10月04日

据日本科学技术振兴机构(JST)9月19日的报道,由东京医科齿科大学脑综合研究中心味冈逸树副教授、押川未央特任助教、冈田桂研究支援者与爱知县发达障碍研究所通过共同研究, 阐明了抑制大脑皮质神经元进行细胞分裂的机制;同时,鉴别出解除抑制作用的低分子化合物,并成功令脑梗塞模型的神经元进行了细胞分裂。该研究成果有望被应用到脑梗塞等脑疾病的治疗中,为脑再生医疗带来一场革新。

图:脑梗塞模型神经元的细胞分裂

图:脑梗塞模型神经元的细胞分裂

细胞依靠增殖来维持其存在和繁衍后代。细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一,它由DNA复制和细胞分裂组成,这些均体现在细胞周期过程中,因此细胞增殖是通过细胞周期实现的。细胞周期分为间期和分裂期(M期),其中,间期又分为DNA合成前期的G1期、DNA合成期的S期与DNA合成后期的G2期。细胞周期的调节主要是通过G1期的阻留而实现的,G0期即指细胞处于阻留的状态。

并非所有的细胞均可增殖。其中神经元便是一种典型的不可增殖细胞。像脑梗塞和阿尔茨海默病(AD)这些代表性脑疾病,均为神经系统退化性疾病,它们是由大脑或脊髓中认知神经细胞受损后脱落而引起的。虽然科学家们已经知道神经元细胞为不可增殖细胞,但是对于其不能增殖的机理却并不是很清楚。科学家们推测,这可能是因为神经元在胎儿期从神经前枢细胞中分化出来之后,就处在G0期的原因。

神经元细胞及细胞周期

神经元细胞及细胞周期

由味冈副教授带领的研究团队建立了S期之后诱导神经元细胞死亡的视网膜母细胞瘤(retinoblastoma)类蛋白质群的缺损模型,并通过该模型阐明了M期受到抑制的机制。而且,该研究团队还鉴别出能解除这种抑制作用的低分子化合物喜树碱(Camptothecin)。此外,在S期进行后神经元脱落的脑梗塞模型细胞中,通过使用喜树碱,成功令细胞进行了分裂。

脑梗塞模型中神经元细胞分裂

脑梗塞模型中神经元细胞分裂

本研究成果已于2017年9月19日公开在的英国科学杂志《Development》的网站上。这种防止脑梗塞神经细胞脱落,促进细胞分裂的方法可能会给脑再生医疗带来一场革新。可是,目前还不能排出对脑的不良影响及造成癌变的可能性。因此,今后还要继续对脑梗塞后分裂出的神经细胞的机制进行研究,检验是否可应用于脑再生医疗中。

文/客观日本编辑部
图/日本科学技术振兴机构新闻稿

论文信息
Dnmt1-dependent Chk1 Pathway Suppression Is Protective against Neuron Division,Development. 2017 Sep 15;144(18):3303-3314. doi: 10.1242/dev.154013.

相关链接
日本科学技术振兴机构新闻稿(日语)

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