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圣犹大儿童研究医院发现细胞导管在神经发育中的关键作用
2024-01-31 09:25  点击:45
   在一项新的研究中,来自美国圣犹大儿童研究医院的研究人员揭示了细胞导管在神经发育过程中的重要性。这些细长的突起物在细胞表面起着关键作用,连接远距离的通信细胞。尽管细胞导管在哺乳动物组织中很难被观察到,研究人员通过创新的显微镜技术首次成功地观察了它们在神经系统发育过程中的信号传递功能。相关研究结果发表在2024年1月18日的Cell期刊上,论文标题为“Cytoneme signaling provides essential contributions to mammalian tissue patterning”。
 
该研究的主要通讯作者、圣犹大儿童研究医院细胞与分子生物学系的Stacey Ogden博士表示:“我们发现细胞导管是信号传递的快速途径,对于细胞在发育和组织稳态过程中的相互沟通至关重要。我们确定了将信号装载到细胞导管中以传递到响应细胞群体的方式,并证实当这种信号分散方式受到损害时,组织模式化就不会正常发生。”
 
通过将现代显微镜技术与优化样品制备相结合,研究人员首次实现了哺乳动物神经系统发育过程中细胞导管的可视化观察。他们发现,细胞导管充当着“快速信号传递”系统的作用,能够跳过干扰细胞,直接向更远的细胞传递信号。其中一个关键的信号传递站点是脊索,它对脊髓的组装和发育起着至关重要的作用。研究人员观察到源自脊索的细胞导管的内部运输过程。
 
当研究人员阻止信号蛋白进入细胞导管时,小鼠模型中的神经发育过程受到破坏,导致严重的神经系统缺陷。这证实了细胞导管的运输过程在神经管等复杂哺乳动物组织的发育中起着重要作用。研究人员进一步发现,细胞导管的运输有助于建立形态发生素的信号梯度。这些梯度是指导细胞在特定时间点采取特定命运的信号,对于哺乳动物的发育至关重要。
 
研究人员通过阻断信号进入细胞导管的方式,证明了细胞导管信号传递在形态发生素模式化过程中的关键作用。这些缺陷提供了直接证据,表明细胞导管信号传递在神经管形态形成过程中发挥着关键作用。
 
此外,研究人员还发现了一种形成SHH信号梯度的方式。SHH是一种关键的神经发育信号分子,但其到达靶细胞的路径一直难以确定。这项新的研究发现,细胞导管是形成SHH信号梯度的关键因素。相应地,当SHH不能被装载到细胞导管中时,它的信号传递功能就会受到破坏。
 
圣犹大儿童研究医院的研究人员将继续探索细胞导管在哺乳动物发育中的广泛作用。他们希望通过进一步的研究,揭示这些结构功能的真正广度,并为未来的神经发育和疾病研究提供更多有价值的见解。
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