Science：线粒体或能促进大脑发育期间神经干细胞向神经元细胞的转变

2020年8月15日 讯 /生物谷BIOON/ --线粒体是能为机体每个细胞提供能量非常重要的小型细胞器，尤其是对于需要能量维持正常功能的大脑，近日，一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中，来自Flanders生物技术研究所等机构的科学家们通过研究发现，线粒体或能在大脑发育期间调节关键的事件，即如何调节神经干细胞转变为神经细胞；线粒体会在这一精确的时期影响细胞的命运开关，人类这一关键时期的长度是小鼠的两倍，相关研究结果强调了线粒体的重要功能，其或有望帮助研究人员解释人类为何会在进化过程中发育出更大尺寸的大脑，以及线粒体的缺陷如何会诱发神经发育疾病的发生。

图片来源：VIB-Ryohei Iwata

大脑是由数十亿不同的神经元组成，当干细胞停止自我更新及分化为特殊类型的神经元时，其首先就会在发育中的大脑中出现，这一过程称之为神经发生（neurogenesis），其能被精确调控从而产生大脑中复杂的结构，研究者认为，神经干细胞产生神经元的方式上的微小差异或许就是引发大脑尺寸和复杂性极具增加的根源。为了深入解析其中的过程，研究人员对细胞中的线粒体进行了深入研究。

研究者Vanderhaeghen教授说道，线粒体缺陷所引发的疾病常常也会引发多种器官出现发育问题，尤其是大脑，我们通常会认为这与未细胞提供能量的线粒体的重要功能有关，但实际上这或许只是“故事”的一部分，最近在干细胞领域的相关研究结果表明，线粒体会对器官发育产生直接的影响，如今研究者分析了这种情况是否以及如何在大脑中发生。

这项研究中，研究人员分析了在神经发生过程中线粒体的重塑是否以及如何与神经元的命运偶联，线粒体是一种高度动态化的细胞器，其能发生融合和分裂，因此研究者就想知道这些动态变化是否与多种干细胞的命运改变有关。研究者指出，干细胞分裂后不久，子代细胞中的会进行自我更新的线粒体就会发生融合，同时转变为神经元的子代细胞就会发生高水平的分裂。增加线粒体的分裂实际上会促进神经元细胞命运的分化，同时有丝分裂后线粒体的融合还会重新引导子代细胞走向自我更新的阶段。

因此，线粒体的动态变化对于转变成为神经元细胞非常重要，研究者Pierre Casimir说道，线粒体动态变化对细胞命运选择的影响或许会受限于特定的时间窗口，有意思的是，人类机体中受限制的时间窗口的长度是小鼠的两倍。此前研究重点分析了神经干细胞分裂之前的命运决策，本文研究结果表明，细胞命运能在一段较长的时间范围内被影响，即使是在神经干细胞分类后亦是如此；这或许对于当前细胞重编程研究领域具有重要的应用意义，即科学家们会尝试将非神经元细胞直接转换为用作治疗目的的神经元细胞。

最后研究者表示，与小鼠细胞相比，人类细胞维持可塑性的时间或许要更长，这或许就有助于增加人类祖细胞进行自我更新的能力，从而促进大脑的发育并增强机体的认知能力，作为在10亿年前细胞中不断进化的小型细胞器，线粒体或许对于人类大脑的进化做出了巨大贡献，后期科学家们还会继续深入研究来解读线粒体在人类大健康中扮演的关键角色。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Ryohei Iwata1,Pierre Casimir，Pierre Vanderhaeghen. Mitochondrial dynamics in postmitotic cells regulate neurogenesis, Science  14 Aug 2020:Vol. 369, Issue 6505, pp. 858-862 DOI:10.1126/science.aba9760