新加坡，2024年8月14日——杜克-新加坡国立大学医学院与新加坡国立大学（NUS）力学生物学研究所（MBI）的科学家发现了一种唤醒休眠神经干细胞的新途径，为自闭症、学习障碍和脑瘫等神经发育障碍提供了潜在的创新疗法。
在果蝇大脑中，带有富含肌动蛋白丝突起的休眠神经干细胞。在哺乳动物成年大脑中，大部分起源于神经系统的神经干细胞处于休眠状态，直到接收到特定信号才会被激活。一旦被唤醒，它们便会产生新神经元，促进大脑修复与发育。神经干细胞激活缺陷与衰老相关的认知衰退以及小头畸形等神经发育障碍密切相关，小头畸形是指婴儿头部尺寸显著小于正常值，因其大脑发育不全所致。全球约5%的儿童和青少年受神经发育障碍影响，导致认知、沟通、适应行为和心理运动技能受损¹。
为研究这一激活机制，科学家转向果蝇（Drosophila）模型。与哺乳动物类似，果蝇的神经干细胞保持休眠状态直至被唤醒。发表在《科学进展》杂志上的研究发现，传统认为仅提供结构和营养支持的星形胶质细胞（astrocytes），对唤醒果蝇大脑中的休眠神经干细胞至关重要。
研究团队使用放大10倍的超分辨率显微镜，观察了果蝇休眠神经干细胞的标志性微小纤维结构。这些直径约1.5微米（相当于人类头发直径的1/20）的精细结构是从细胞体延伸出的突起，富含肌动蛋白丝。特定类型的Formin蛋白可激活这些丝状物并促使其组装。
该研究第一作者、研究期间任职于杜克-新加坡国立大学的林坤阳博士表示：
“我们决定聚焦这一通路，因为Formin水平变异与人类小头畸形等神经发育障碍相关。理解该通路可为开发治疗神经发育障碍的新方案提供关键见解。”
科学家观察到，星形胶质细胞释放一种名为Fog（Folded gastrulation）的信号蛋白，触发包括激活Formin蛋白通路在内的连锁反应，从而控制肌动蛋白丝运动。最终，这些过程将神经干细胞从休眠状态唤醒，使其开始分裂并产生新神经元，促进大脑修复与发育。
神经干细胞中的GPCR受体蛋白响应星形胶质细胞分泌的Fog，激活调控神经干细胞内肌动蛋白丝形成的信号通路。GPCR在基础细胞过程中发挥重要作用，因此GPCR蛋白家族已成为多种人类疾病治疗的主要药物靶点：34%的FDA批准药物针对该蛋白家族²。理解该信号通路如何控制神经干细胞再激活，可能为利用现有药物治疗神经发育障碍提供潜在策略。
杜克-新加坡国立大学神经科学与行为障碍研究计划代理主任、该研究资深作者王宏岩教授表示：
“我们的发现为关于休眠神经干细胞再激活机制的有限研究增添了新知识。通过发现星形胶质细胞在神经干细胞再激活中的关键作用，我们现在有了影响神经干细胞行为的新方法。”
杜克-新加坡国立大学研究高级副院长陈培根教授指出：
“这不仅推进了我们对星形胶质细胞如何影响脑细胞发育的基础理解，还为神经退行性疾病、脑衰老和脑损伤的疗法开发开辟了新途径。”
目前，科学家正在探究星形胶质细胞释放的其他可能影响神经干细胞活性的信号，并计划探索类似机制是否参与人类大脑发育。
杜克-新加坡国立大学作为医学研究与教育的领军机构，致力于通过创新科学发现提升患者护理水平。本研究是其深化理解人类大脑基础机制、为神经系统疾病患者开发新治疗方案的持续努力的一部分。该工作主要由新加坡国家研究基金会通过国家医学研究理事会（NMRC）开放基金-个人研究资助（MOH-000143）和开放基金-青年个人研究资助（MOH-001236）支持，并由新加坡卫生部通过NMRC办公室和卫生部控股有限公司管理，另有多个资助项目提供额外支持。
媒体咨询请联系杜克-新加坡国立大学通讯部门。
¹ Dietrich, K. N. et al. 儿童神经发育评估的原则与实践：来自儿童环境健康与疾病预防研究中心的经验教训. 环境健康展望 113, 1437–1446 (2005).
² A. S. Hauser, M. M. Attwood, M. Rask-Andersen, H. B. Schioth, D. E. Gloriam, GPCR药物研发趋势：新药剂、靶点和适应症. 自然评论药物发现 16, 829-842 (2017).
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