一只小鼠胚胎大脑中的初级纤毛。纤毛呈绿色；细胞边界呈红色。资料来源：加州大学河滨分校Ge实验室。
我们细胞内部一个长期被忽视的结构可能在大脑形成过程中发挥关键作用，为发育障碍和潜在疗法提供了新的见解。
在《细胞报告》杂志发表的一项研究中，加州大学河滨分校的生物医学科学家Xuecai Ge及其团队聚焦于初级纤毛，这是一种存在于人体几乎所有细胞中的微观天线状结构。尽管普遍存在于各类细胞中，初级纤毛却出人意料地未被充分研究。
"甚至连许多生物学家都不熟悉它，"医学院生物医学科学副教授Ge说，"我们对这个细胞器还有很多需要了解的地方。"
初级纤毛与脑部疾病关联
几十年来，科学家认为初级纤毛是进化遗留物，功能甚微。但越来越多的证据表明事实并非如此。当这一结构受损时，会导致一组被称为"纤毛病"的疾病，影响包括大脑在内的多个器官。
"患者可能有肾脏问题或肥胖，"Ge说，"但当你观察他们的大脑结构时，经常能看到异常。这让我们怀疑纤毛是否在大脑发育中扮演了某种角色。"
为探究这一问题，Ge的团队研究了神经祖细胞——产生神经元的早期阶段细胞。这些细胞中的每一个都包含一根延伸至脑室的初级纤毛，脑室是发育中大脑内的充满液体的腔室。
脑部纤毛中出人意料的蛋白质
研究人员使用大规模生物化学方法，分析了1000多只小鼠胚胎大脑，以确定这些纤毛中存在哪些蛋白质。他们的发现挑战了现有假设。
"我们发现了许多没人预料会在纤毛中找到的蛋白质，"Ge说，"在某些情况下，这些蛋白质直接与人类发育障碍相关。"
其中一个名为CKAP2L的蛋白质与菲利皮综合征有关，该综合征会导致脑容量减小。当研究人员在小鼠体内移除这种蛋白质时，动物发育出较小的大脑。
研究团队还发现，纤毛根据在大脑中的位置不同而有所差异。
"我们识别出40多种在不同脑区变化的蛋白质，"Ge说，"这表明纤毛具有专门的功能，而不仅仅是一个统一的功能。"
对蛋白质生产的彻底重新思考
对Ge来说，最令人惊讶的发现是证据表明蛋白质生产可能直接在纤毛内部发生——这一概念挑战了长期存在的科学信念。
"该领域一直认为所有蛋白质都在细胞其他地方制造，然后运输到纤毛中，"Ge说，"但我们发现了可能在现场制造蛋白质的机制。就像在你认为面包只能被配送的地方发现了面包机一样。"
虽然需要进一步研究来确认该机制是否活跃，但这一发现可能代表科学家理解细胞功能方式的重大转变。
未来疗法的潜在途径
Ge表示，这些影响超出了基础生物学范畴。由于纤毛病会影响视力、器官功能和大脑发育，这项研究可能有助于解释这些疾病如何产生以及如何治疗。
"了解纤毛中存在哪些蛋白质及其功能为我们提供了一张路线图，"Ge说，"它帮助我们将基因突变与出错的实际生物过程联系起来。"
展望未来，Ge的团队计划研究哪些蛋白质在纤毛内部产生。
"我们只是触及了表面，"她说，"关于这个微小结构如何塑造发育中的大脑，还有很多需要了解的地方。"
Ge的研究团队包括来自加州大学默塞德分校和加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的科学家。
出版详情
Xiaoliang Liu等，邻近标记蛋白质组学绘制发育端脑中放射状胶质纤毛蛋白质，细胞报告(2026)。DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117355
期刊信息：细胞报告
关键医学概念
初级纤毛
临床分类
神经学 临床遗传学
由加利福尼亚大学河滨分校提供
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