一项由杜克-新加坡国立大学医学院（Duke-NUS Medical School）领导的国际神经科学家团队发现了一种控制神经干细胞重新激活的机制，这些神经干细胞对于修复和再生脑细胞至关重要。他们的研究结果发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，展示了这一发现对推进帕金森病和阿尔茨海默病等常见神经退行性疾病的理解和治疗的潜力。
大脑的主要功能细胞是神经干细胞，在初始发育后，它们通常会进入休眠状态以节省能量和资源。然而，当大脑需要它们时，例如在受伤或进行体育锻炼后，它们会重新唤醒。不幸的是，随着年龄的增长，越来越少的神经干细胞能够从休眠状态中被唤醒，导致各种神经系统疾病。
研究神经干细胞
更好地了解这种重新激活是如何调节的，对于开发一系列神经系统疾病的治疗方法非常重要。这项研究旨在填补这些空白，首次表明通过一种称为SUMO化的过程修改控制细胞生长的蛋白质可以重新激活果蝇中的休眠神经干细胞，为对抗神经系统疾病带来了新的希望。
在SUMO化过程中，一种名为SUMO（小泛素样修饰因子）的小蛋白会在细胞内标记目标蛋白，从而影响其活性和/或功能。研究发现，这些带有SUMO标签的蛋白质可以触发神经干细胞的重新激活，使其能够参与大脑的发育和修复。另一方面，如果没有这些SUMO蛋白存在，果蝇会出现类似小头畸形的表型。据信这是首次研究确定SUMO蛋白家族在神经干细胞重新激活中的确切作用。
“我们首次证明SUMO蛋白家族在神经干细胞重新激活和整体大脑发育中起着关键作用。更进一步，我们还展示了当这些蛋白质缺失时，正常的神经元发育受到阻碍，果蝇发展出特征性的小头畸形。”该研究的第一作者高阳博士说，他是杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍项目的研究员。
深入研究SUMO化的影响
进一步研究SUMO化的影响发现，它调节了另一个已知途径——Hippo途径中的关键蛋白。Hippo途径在细胞增殖、细胞死亡和器官大小等细胞过程中起着重要作用，但很少有已知的大脑中该途径的调节因子。
研究人员表示，当被SUMO修饰时，Hippo途径的核心蛋白Warts（限制细胞生长并防止神经干细胞重新激活）变得不那么有效，允许神经干细胞生长和分裂，形成新的神经元，从而贡献于大脑功能。
令人兴奋的新机遇
“鉴于SUMO蛋白和Hippo途径在人类中高度保守，我们的发现不仅对果蝇有意义，也对理解人类生物学具有重要意义。SUMO化过程和Hippo途径的中断与人类的各种疾病有关，包括癌症和神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病。我们对SUMO化在大脑中作用的新见解为可能的干预措施开辟了令人兴奋的新机会，这些干预措施可能导致利用身体自身再生能力的靶向疗法。”该研究的高级作者王红艳教授说，她是杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍研究项目的代理主任。
“这一发现推进了我们对细胞如何工作和受控的理解，为开发用于神经退行性疾病的新型再生疗法提供了信息。同时，它也为开发治疗如小头畸形等神经系统疾病的方法开辟了新的可能性。随着研究的继续，我们离找到帮助这些疾病患者的有效方法并改善他们的生活质量越来越近。”杜克-新加坡国立大学研究副院长Patrick Tan教授说。
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