Dev Cell：揭示果蝇中激活休眠的神经干细胞来修复大脑损伤的新机制

在一项新的研究中，来自杜克-新加坡国立大学医学院的研究人员发现了果蝇休眠神经干细胞（neural stem cell, NSC）中受伤细胞突起的再生能力。这一发现将果蝇NSC确立为揭示神经元再生秘密的强大新模型，有朝一日可能会开发出修复衰老人类大脑损伤的新疗法。相关研究结果于2023年8月10日在线发表在Developmental Cell期刊上，论文标题为“Golgi-dependent reactivation and regeneration of Drosophila quiescent neural stem cells”。

这项新的研究首次证实果蝇NSC中被切断的细胞突起可以再生。然而，这种能力会随着年龄的增长而下降，这反映了随着年龄增长哺乳动物神经元再生受损连接的能力有限。

他们发现，高尔基体---一种处理蛋白并将它们送往目的地的细胞器---作为休眠 NSC 的微管组织中心，对这种再生能力非常重要。微管为细胞提供结构，在细胞内运输物质，促进细胞分裂和生长，并允许果蝇发出神经元信号。

这些作者还发现了两种高尔基体蛋白Arf1和Sec71，它们与微管结合蛋白Msps/XMAP215结合，启动了NSC中微管的生长，从而激活了休眠干细胞。同一研究小组的相关研究还揭示了微管结合蛋白Patronin与Arf1和Sec71在唤醒休眠果蝇NSCs中的关键作用。

科学家们还发现了两种高尔基蛋白Arf1和Sec71与微管结合蛋白Msps/XMAP215结合在一起，对于重新激活休眠的NSC非常重要，此外这种结合启动NSC中的微管生长从而激活休眠的NSC，也同样重要。他们的一项相关研究也揭示了微管结合蛋白Patronin与Arf1和Sec71在激活果蝇休眠NSC中的关键作用（EMBO Reports, 2023, doi:10.15252/embr.202256624）。

图片来自Developmental Cell, 2023, doi:10.1016/j.devcel.2023.07.010。

论文第一作者、杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍项目研究员Mahekta Gujar博士说，“综合来看，我们的研究结果表明了一种涉及高尔基体蛋白Arf1和Sec71以及微管调控因子Patronin/CAMSAP和Msps的新型途径，这种途径可以将休眠的NSC转换为活跃的增殖状态。这揭示了大脑中休眠的NSC如何被重新激活，并可能带来刺激NSC激活以治疗损伤或神经退行性疾病的新方法。”

这些作者发现高尔基体是再生的关键，它引导受损的NSC突起重新生长。Arf1、Sec71、Msps和Patronin促成了这一修复过程，而Arf1水平的升高则能够促进再生。

论文通讯作者、杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍项目副主任Wang Hongyan教授说，“果蝇NSC再生与哺乳动物受损神经元再生之间的相似之处非常明显。通过建立果蝇NSC作为研究再生的新模型，我们如今可以进行基因筛选，系统地确定能够克服损伤后与年龄相关的再生障碍的因子。这一突破可能会开启新的治疗策略，刺激衰老的人类大脑中的神经元再生。”

杜克-新加坡国立大学高级研究副院长 Patrick Tan 教授补充说，“这项新的研究极大地推动了我们对NSC和神经元修复的基础生物学的理解。利用果蝇遗传学的力量，Wang教授和她的团队发现了新的分子参与者，这些分子参与者将来可能被转化为开发神经退行性疾病和脊髓损伤的创新治疗方法。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Mahekta R. Gujar et al. Golgi-dependent reactivation and regeneration of Drosophila quiescent neural stem cells. Developmental Cell, 2023, doi:10.1016/j.devcel.2023.07.010.

2. Tapping into regeneration: New paths to repairing brain injury discovered in fruit flies
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