祝賀上海生命科學(xué)研究所文章在eLife 雜志上發(fā)表成功

祝賀上海生命科學(xué)研究所文章在eLife 雜志上發(fā)表成功！

智力的進(jìn)化與哺乳動(dòng)物大腦新皮層的增厚息息相關(guān)，這個(gè)過程離不開皮層神經(jīng)元數(shù)量的增加。皮層神經(jīng)元的增加源于神經(jīng)發(fā)生時(shí)程變長(zhǎng)以及神經(jīng)干細(xì)胞和前體細(xì)胞的增殖能力的增強(qiáng)；與此平行的大腦皮層通過形成溝回讓有限的顱骨空間內(nèi)表面積進(jìn)一步增大。近期的跨物種研究顯示靈長(zhǎng)類皮層在亞腦室外區(qū)（OSVZ）進(jìn)化出新的神經(jīng)發(fā)生區(qū)，此區(qū)域包含大量的具有增殖能力的基底神經(jīng)祖細(xì)胞（BPs）以及神經(jīng)元。然而BP細(xì)胞的產(chǎn)生和皮層溝回之間的因果關(guān)系仍然不明。

中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所羅振革研究組于8月9日在eLife 雜志上發(fā)表了一篇題為《類人類特異基因TBC1D3促進(jìn)小鼠皮層基底神經(jīng)前體細(xì)胞產(chǎn)生及溝回形成》的文章。

　　基因拷貝數(shù)的增加在大腦進(jìn)化過程中起到至關(guān)重要的作用，尤其是人類特異基因的拷貝數(shù)增加可能會(huì)對(duì)皮層溝回的復(fù)雜化產(chǎn)生影響。人特異基因TBC1D3在人類進(jìn)化時(shí)發(fā)生了拷貝數(shù)的增加，但是其對(duì)大腦發(fā)育的影響至今沒有得到系統(tǒng)的研究分析。羅振革組的研究人員發(fā)現(xiàn)通過胚胎電轉(zhuǎn)的方法在小鼠大腦皮層表達(dá)TBC1D3可以促進(jìn)皮層腦室區(qū)放射狀膠質(zhì)神經(jīng)干細(xì)胞（vRGs）從腦室的遷離，在亞腦室及其外側(cè)皮層形成一類新的可以自我更新的神經(jīng)祖細(xì)胞，這類祖細(xì)胞具有與靈長(zhǎng)類大腦*的亞腦室外區(qū)（oSVZ）放射狀膠質(zhì)神經(jīng)干細(xì)胞（oRGs）相似的形態(tài)和分裂行為，而這類oRG細(xì)胞被認(rèn)為對(duì)進(jìn)化中大腦皮層的增厚及溝回的復(fù)雜化起重要作用。此外，在培養(yǎng)的人類大腦切片中下調(diào)TBC1D3基因的表達(dá)能夠降低oRG細(xì)胞的產(chǎn)生。值得關(guān)注的是，無論是在小鼠胚胎電轉(zhuǎn)還是在轉(zhuǎn)基因小鼠中局部的oRG擴(kuò)增都經(jīng)常會(huì)引起皮層相應(yīng)區(qū)域形成溝回。綜述，該研究發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了這種可以調(diào)控oRG產(chǎn)生進(jìn)而調(diào)節(jié)皮層擴(kuò)增與溝回形成的人特異基因。此研究中構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因小鼠為研究皮層溝回與大腦功能的提供了一種可行工具。

　　此項(xiàng)研究主要是由羅振革組的研究生居相春和侯瓊瓊共同完成，同時(shí)獲得了中科院內(nèi)外多名研究人員的幫助。該課題的經(jīng)費(fèi)支持來源于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金以及中科院先導(dǎo)項(xiàng)目。

　　TBC1D3促進(jìn)皮層溝回形成模式圖。TBC1D3通過降低vRG細(xì)胞中的N-cadherin引起vRG細(xì)胞遷離腦室形成類似oRG的細(xì)胞，同時(shí)激活Ras/ERK等細(xì)胞干性相關(guān)信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)此類oRG細(xì)胞的增殖，產(chǎn)生更多的oRG或中間前體細(xì)胞，導(dǎo)致區(qū)域性神經(jīng)元密度的增加，從而引起小鼠大腦皮層產(chǎn)生溝回。