在一項新的研究中，來自美國圣猶大兒童研究醫(yī)院的研究人員揭示了細胞導管在神經(jīng)發(fā)育過程中的重要性。這些細長的突起物在細胞表面起著關鍵作用，連接遠距離的通信細胞。盡管細胞導管在哺乳動物組織中很難被觀察到，研究人員通過創(chuàng)新的顯微鏡技術首次成功地觀察了它們在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中的信號傳遞功能。相關研究結果發(fā)表在2024年1月18日的Cell期刊上，論文標題為“Cytoneme signaling provides essential contributions to mammalian tissue patterning”。
該研究的主要通訊(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)作者、圣猶大兒童研究醫(yī)院細胞與分子生物學系的Stacey Ogden博士表示：“我們發(fā)現(xiàn)細胞導管是信號傳遞的快速途徑，對于細胞在發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)過程中的相互溝通至關重要。我們確定了將信號裝載到細胞導管中以傳遞到響應細胞群體的方式，并證實當這種信號分散方式受到損害時，組織模式化就不會正常發(fā)生。”
通過將現(xiàn)代顯微鏡技術與優(yōu)化樣品制備相結合，研究人員首次實現(xiàn)了哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中細胞導管的可視化觀察。他們發(fā)現(xiàn)，細胞導管充當著“快速信號傳遞”系統(tǒng)的作用，能夠跳過干擾細胞，直接向更遠的細胞傳遞信號。其中一個關鍵的信號傳遞站點是脊索，它對脊髓的組裝和發(fā)育起著至關重要的作用。研究人員觀察到源自脊索的細胞導管的內(nèi)部運輸(http://www.weberwork.com/sell/l_19/)過程。
當研究人員阻止信號蛋白進入細胞導管時，小鼠模型中的神經(jīng)發(fā)育過程受到破壞，導致嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。這證實了細胞導管的運輸過程在神經(jīng)管等復雜哺乳動物組織的發(fā)育中起著重要作用。研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，細胞導管的運輸有助于建立形態(tài)發(fā)生素的信號梯度。這些梯度是指導細胞在特定時間點采取特定命運的信號，對于哺乳動物的發(fā)育至關重要。
研究人員通過阻斷信號進入細胞導管的方式，證明了細胞導管信號傳遞在形態(tài)發(fā)生素模式化過程中的關鍵作用。這些缺陷提供了直接證據(jù)，表明細胞導管信號傳遞在神經(jīng)管形態(tài)形成過程中發(fā)揮著關鍵作用。
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種形成SHH信號梯度的方式。SHH是一種關鍵的神經(jīng)發(fā)育信號分子，但其到達靶細胞的路徑一直難以確定。這項新的研究發(fā)現(xiàn)，細胞導管是形成SHH信號梯度的關鍵因素。相應地，當SHH不能被裝載到細胞導管中時，它的信號傳遞功能就會受到破壞。
圣猶大兒童研究醫(yī)院的研究人員將繼續(xù)探索細胞導管在哺乳動物發(fā)育中的廣泛作用。他們希望通過進一步的研究，揭示這些結構功能的真正廣度，并為未來的神經(jīng)發(fā)育和疾病研究提供更多有價值的見解。
