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PLoS Biol:科学家发现胚胎发育过程中调节运动神经元的网络!

来源:本站原创 2018-02-07 17:39

2018年2月7日讯 /生物谷BIOON /——UCLA的研究人员发现了一个调节正在生长的鸡和小鼠胚胎中脊髓运动神经元发育的基因网络。研究人员还回答了一个长久以来无法回答的问题:为什么运动神经元(脊髓用于控制肌肉运动的神经元)比其他神经元更快形成。


图片来源:PLOS Biology/UCLA Broad Stem Cell Research Center

这项研究于近日发表在《PLOS Biology》上,共同通讯作者包括UCLA Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的Bennett Novitch以及来自英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所的合作者。该研究可以帮助实现干细胞向运动神经云分化。干细胞来源的运动神经元能够用于治疗病变或者损伤的骨髓,并用于研究神经退行性疾病如肌萎缩性脊髓侧索硬化症和脊髓性肌萎缩。

“这项研究详细解释了胚胎如何产生成熟脊髓中的各种细胞。” UCLA神经生物学Ethel Scheibel教授Novitch说道。“我们和生物学家及计算生物学家一起合作运用新技术为我们了解胚胎发育的精准过程带来了希望。”

脊髓中不同的神经细胞会在胚胎发育过程中由神经前体细胞形成。长久以来我们都知道不同的神经元在胚胎发育的不同时期形成,其中运动神经元是脊髓中最先形成的神经元。然而研究人员并不知道为什么运动神经元会以这种方式发育形成。

研究人员使用最新的分子生物学技术评估了神经元形成过程中基因活动的改变。他们通过一种叫做单细胞转录分析的方法完成了这项任务,该技术可以同时检测单个细胞的所有基因活动。这帮助团队同时检测运动神经元形成过程中涉及的200个基因的活动。为了分析这些数据,研究人员开发了计算机软件重建神经元形成过程中基因活动的变化。

分析结果表明一个叫做Olig2的基因产生的蛋白质通过干扰另一个基因家族(Hes基因)的几个成员的活性促进了运动神经元的形成。Hes基因可以抑制神经元形成。研究人员通过抑制或者增加小鼠胚胎或者鸡胚胎脊髓中Olig2的活性确认了Olig2具有促进运动神经元形成的功能。

“在胚胎发育过程中,神经系统会按照精准的程序形成,每一部分都会在准确的时间和位置形成。我们的研究揭示了运动神经元形成过程中的精准程序。”Novitch说道。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

Andreas Sagner et al. Olig2 and Hes regulatory dynamics during motor neuron differentiation revealed by single cell transcriptomics, PLOS Biology (2018). DOI: 10.1371/journal.pbio.2003127

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