2020年8月15日 訊 /生物谷BIOON/ --線粒體是能為機體每個細胞提供能量非常重要的小型細胞器，尤其是對于需要能量維持正常功能的大腦，近日，一項刊登在國際雜志Science上的研究報告中，來自Flanders生物技術(shù)研究所等機構(gòu)的科學家們通過研究發(fā)現(xiàn)，線粒體或能在大腦發(fā)育期間調(diào)節(jié)關(guān)鍵的事件，即如何調(diào)節(jié)神經(jīng)干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)細胞；線粒體會在這一精確的時期影響細胞的命運開關(guān)，人類這一關(guān)鍵時期的長度是小鼠的兩倍，相關(guān)研究結(jié)果強調(diào)了線粒體的重要功能，其或有望幫助研究人員解釋人類為何會在進化過程中發(fā)育出更大尺寸的大腦，以及線粒體的缺陷如何會誘發(fā)神經(jīng)發(fā)育疾病的發(fā)生。
圖片來源：VIB-Ryohei Iwata
大腦是由數(shù)十億不同的神經(jīng)元組成，當干細胞停止自我更新及分化為特殊類型的神經(jīng)元時，其首先就會在發(fā)育中的大腦中出現(xiàn)，這一過程稱之為神經(jīng)發(fā)生（neurogenesis），其能被精確調(diào)控從而產(chǎn)生大腦中復雜的結(jié)構(gòu)，研究者認為，神經(jīng)干細胞產(chǎn)生神經(jīng)元的方式上的微小差異或許就是引發(fā)大腦尺寸和復雜性極具增加的根源。為了深入解析其中的過程，研究人員對細胞中的線粒體進行了深入研究。
研究者Vanderhaeghen教授說道，線粒體缺陷所引發(fā)的疾病常常也會引發(fā)多種器官出現(xiàn)發(fā)育問題，尤其是大腦，我們通常會認為這與未細胞提供能量的線粒體的重要功能有關(guān)，但實際上這或許只是“故事”的一部分，最近在干細胞領域的相關(guān)研究結(jié)果表明，線粒體會對器官發(fā)育產(chǎn)生直接的影響，如今研究者分析了這種情況是否以及如何在大腦中發(fā)生。
這項研究中，研究人員分析了在神經(jīng)發(fā)生過程中線粒體的重塑是否以及如何與神經(jīng)元的命運偶聯(lián)，線粒體是一種高度動態(tài)化的細胞器，其能發(fā)生融合和分裂，因此研究者就想知道這些動態(tài)變化是否與多種干細胞的命運改變有關(guān)。研究者指出，干細胞分裂后不久，子代細胞中的會進行自我更新的線粒體就會發(fā)生融合，同時轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元的子代細胞就會發(fā)生高水平的分裂。增加線粒體的分裂實際上會促進神經(jīng)元細胞命運的分化，同時有絲分裂后線粒體的融合還會重新引導子代細胞走向自我更新的階段。
因此，線粒體的動態(tài)變化對于轉(zhuǎn)變成為神經(jīng)元細胞非常重要，研究者Pierre Casimir說道，線粒體動態(tài)變化對細胞命運選擇的影響或許會受限于特定的時間窗口，有意思的是，人類機體中受限制的時間窗口的長度是小鼠的兩倍。此前研究重點分析了神經(jīng)干細胞分裂之前的命運決策，本文研究結(jié)果表明，細胞命運能在一段較長的時間范圍內(nèi)被影響，即使是在神經(jīng)干細胞分類后亦是如此；這或許對于當前細胞重編程研究領域具有重要的應用意義，即科學家們會嘗試將非神經(jīng)元細胞直接轉(zhuǎn)換為用作治療目的的神經(jīng)元細胞。
最后研究者表示，與小鼠細胞相比，人類細胞維持可塑性的時間或許要更長，這或許就有助于增加人類祖細胞進行自我更新的能力，從而促進大腦的發(fā)育并增強機體的認知能力，作為在10億年前細胞中不斷進化的小型細胞器，線粒體或許對于人類大腦的進化做出了巨大貢獻，后期科學家們還會繼續(xù)深入研究來解讀線粒體在人類大健康中扮演的關(guān)鍵角色。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
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
