賓夕法尼亞州立大學(xué)梅利莎·勞斯教授領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員已經(jīng)鑒定出與受傷的神經(jīng)細(xì)胞再生相關(guān)的基因。

在由賓夕法尼亞州立大學(xué)梅利莎·勞斯教授領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家中，帶有兩個(gè)spastin基因正常拷貝的果蠅發(fā)現(xiàn)斷鏈的軸突能夠再生。但是，在具有兩個(gè)或什至只有一個(gè)異常spastin基因的果蠅中，切斷的軸突無法再生(Melissa Rolls /賓夕法尼亞州立大學(xué))

研究小組發(fā)現(xiàn)，單個(gè)基因的突變可以完全關(guān)閉軸突(神經(jīng)細(xì)胞中負(fù)責(zé)向其他細(xì)胞發(fā)送信號的部分)在被切割或破壞后重新生長的過程。

“我們希望，這一發(fā)現(xiàn)將打開大門，與脊髓和人類其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新研究，”羅爾斯教授，誰共同撰寫一說在雜志在線發(fā)表的論文細(xì)胞報(bào)告。

“軸突形成從神經(jīng)細(xì)胞伸出的長束，理想地在動(dòng)物的整個(gè)生命中生存。為了能夠生存，神經(jīng)細(xì)胞必須具有韌性，并且在受傷或簡單磨損的情況下，某些神經(jīng)細(xì)胞可以通過生長新的軸突來修復(fù)損傷。”

先前的研究表明，微管-細(xì)胞的“高速通道”是基礎(chǔ)構(gòu)建單元的運(yùn)輸通道-作為此類修復(fù)的重要步驟，可能需要重建。

勞斯教授說：“從很多方面來說，這個(gè)想法都是有道理的：要使神經(jīng)的新部分生長，就需要原材料，并且需要組織微管高速公路，以將新材料帶到生長點(diǎn)。” 。

因此，研究小組開始研究微管重塑蛋白在損傷后軸突再生中的作用。特別是，他們專注于將微管切成小塊的一組蛋白質(zhì)。在這種情況下，一種名為spastin的蛋白質(zhì)成為軸突再生的關(guān)鍵角色。

羅爾斯教授說：“ spastin蛋白在再生中起著至關(guān)重要的作用，這一事實(shí)尤其令人著迷，因?yàn)樵谌祟愔?，spastin蛋白是由稱為SPG4的疾病基因編碼的。” “當(dāng)該基因的一個(gè)拷貝被破壞時(shí)，受影響的個(gè)體會(huì)發(fā)生遺傳性痙攣性截癱(HSP)，其特征是隨著脊髓中長軸突的退化，漸進(jìn)性下肢無力和痙攣。因此，確定spastin的新神經(jīng)元功能可能有助于我們了解這種疾病。”

為了研究Spastin的作用，研究小組選擇了果蠅作為模型生物。

勞斯教授說：“在分子水平上，人類與果蠅的神經(jīng)細(xì)胞生長和再生有關(guān)的許多過程是相同的。” “而且，與包括人類在內(nèi)的所有其他動(dòng)物一樣，果蠅每個(gè)基因都有兩個(gè)副本-每個(gè)父母都有一個(gè)副本-因此每個(gè)基因的不同組合可以導(dǎo)致不同的可觀察性狀。”

該小組成員在實(shí)驗(yàn)室中繁殖了三個(gè)遺傳上不同的果蠅組，以觀察各種Spastin基因組合如何影響受傷后神經(jīng)細(xì)胞的行為。第一組蠅具有該基因的兩個(gè)正?？截悺５诙€(gè)有一個(gè)普通副本和一個(gè)突變副本。而第三個(gè)有兩個(gè)突變體副本。然后，在所有三個(gè)組中，科學(xué)家們切斷了果蠅神經(jīng)細(xì)胞的軸突并觀察了再生過程。

“在帶有兩個(gè)正?？截惢虻墓壷?，我們觀察到切斷的軸突可以優(yōu)雅地重新組裝。如果果蠅要從神經(jīng)創(chuàng)傷中恢復(fù)過來，就應(yīng)該進(jìn)行這個(gè)過程，因?yàn)樯录约澳p往往會(huì)造成這種損害，”羅爾斯教授說。“但是，有趣的是，在其他兩組中-帶有兩個(gè)或什至一個(gè)異常spastin基因的果蠅-根本沒有再生長的跡象，這表明我們這里所面臨的是主要問題。”

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，受損的spastin基因只會(huì)影響軸突在被切斷后的后退方式。也就是說，該基因似乎在首次組裝軸突的發(fā)育階段沒有作用。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管該基因影響果蠅的軸突，但它們的樹突(即從其他細(xì)胞和外界接收信息的神經(jīng)元部分)繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)并自我修復(fù)。

勞斯教授說：“現(xiàn)在，我們知道spastin在軸突再生中起著重要作用，而且該基因占主導(dǎo)地位，我們?yōu)檠芯可婕吧窠?jīng)細(xì)胞損傷的人類疾病開辟了一條可能的途徑。” “實(shí)際上，我們的下一步是探究遺傳性痙攣性截癱(HSP)與軸突再生之間的聯(lián)系。”

勞斯教授說：“編碼人類spastin的SPG4基因只是與HSP有關(guān)的疾病基因之一，因此我們現(xiàn)在正在測試其他疾病基因是否在神經(jīng)細(xì)胞再生中也起作用。”