上海交大Cell子刊解析細胞分裂

日期：2015-11-03 09:04:54

來自上海交通大學的研究人員證實，細胞分裂方式改變介導調(diào)控了Sonic Hedgehog信號控制的小腦顆粒神經(jīng)元生成。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在10月29日《Stem Cell Reports》雜志上。

上海交通大學的高維強（Wei-Qiang Gao）教授和楊茹（Ru Yang）副研究員是這篇論文的共同通訊作者。高教授的主要研究方向為干細胞和組織再生修復;腫瘤生成機制及腫瘤干細胞研究。他在神經(jīng)科學，干細胞與再生生物學，前列腺腫瘤及腫瘤干細胞三個領域中都有重大的貢獻。

在果蠅和線蟲中干細胞自我分化和細胞命運決定受到精確調(diào)控，當前研究人員主要是針對這些無脊椎動物的胚胎發(fā)生過程進行細胞分裂方式研究。細胞分裂方式包括對稱分裂和不對稱分裂。前者進一步分為非終末對稱分裂和終末對稱分裂。通過非終末對稱分裂，祖細胞可生成兩個細胞，擴大祖細胞池。通過終末對稱分裂，祖細胞可生成兩個分化的神經(jīng)元，由此會逐漸耗盡祖細胞池。然而，通過不對稱祖細胞分裂，祖細胞可生成一個祖細胞和一個分化的神經(jīng)元，在維持祖細胞池的同時生成分化子細胞。近期的一些研究表明，在哺乳動物發(fā)育新皮質(zhì)中也觀察到了這些細胞分裂方式。但目前尚不清楚相似的機制是否存在于哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的別處，如小腦之中。

小腦發(fā)育顯示出與大腦神經(jīng)發(fā)生不同的許多獨特特征。盡管大多數(shù)的大腦神經(jīng)元都是由皮質(zhì)深層的腦室區(qū)域生成，小腦顆粒細胞則是在小腦外生成。此外，不同于大多數(shù)的大腦神經(jīng)元干細胞，小腦顆粒神經(jīng)元祖細胞(GNPs)具有高度的增殖能力，甚至在出生后外顆粒層中(EGL)仍然積極地進行有絲分裂。在出生后2-3周內(nèi)，GNPs分裂，退出細胞周期，向內(nèi)遷移形成內(nèi)顆粒層，EGL逐漸平行消失。

在以往的研究中，高維強教授課題組曾闡明GNPs增殖和分化的時空步驟。近期的一些研究證實，浦肯野細胞分泌的sonic hedgehog (SHH)可以調(diào)控GNPs細胞增殖。用重組SHH處理GNPs，可誘導其長時間增殖，阻止它們發(fā)生分化。

在這篇新文章中，研究人員利用各種GNP特異性和分化顆粒神經(jīng)元（GN）特異性報告基因小鼠進行細胞分裂方式分析，并在細胞培養(yǎng)物及新鮮解剖的全標本包埋小腦中進行了熒光共聚焦顯微鏡或多光子顯微鏡觀察及延時成像。他們發(fā)現(xiàn)了GNPs進行非終末對稱分裂、終末對稱分裂和不對稱分裂的證據(jù)。更重要的是，在Patched+/−突變小鼠中激活SHH信號通路通過促進非終末對稱細胞分裂，增加了GNPs增殖和數(shù)量。而給予SHH信號通路小分子抑制劑則可導致相反的效應，將細胞分裂切換至不對稱分裂方式。

這些結果表明，細胞分裂方式改變介導調(diào)控了SHH信號支配的顆粒神經(jīng)元發(fā)生。