上海交大Cell子刊解析细胞分裂

 来自上海交通大学的研究人员证实，细胞分裂方式改变介导调控了Sonic Hedgehog信号控制的小脑颗粒神经元生成。这一研究发现发布在10月29日《Stem Cell Reports》杂志上。

上海交通大学的高维强（Wei-Qiang Gao）教授和杨茹（Ru Yang）副研究员是这篇论文的共同通讯作者。高教授的主要研究方向为干细胞和组织再生修复;肿瘤生成机制及肿瘤干细胞研究。他在神经科学，干细胞与再生生物学，前列腺肿瘤及肿瘤干细胞三个领域中都有重大的贡献。

在果蝇和线虫中干细胞自我分化和细胞命运决定受到精确调控，当前研究人员主要是针对这些无脊椎动物的胚胎发生过程进行细胞分裂方式研究。细胞分裂方式包括对称分裂和不对称分裂。前者进一步分为非终末对称分裂和终末对称分裂。通过非终末对称分裂，祖细胞可生成两个细胞，扩大祖细胞池。通过终末对称分裂，祖细胞可生成两个分化的神经元，由此会逐渐耗尽祖细胞池。然而，通过不对称祖细胞分裂，祖细胞可生成一个祖细胞和一个分化的神经元，在维持祖细胞池的同时生成分化子细胞。近期的一些研究表明，在哺乳动物发育新皮质中也观察到了这些细胞分裂方式。但目前尚不清楚相似的机制是否存在于哺乳动物中枢神经系统的别处，如小脑之中。

小脑发育显示出与大脑神经发生不同的许多独特特征。尽管大多数的大脑神经元都是由皮质深层的脑室区域生成，小脑颗粒细胞则是在小脑外生成。此外，不同于大多数的大脑神经元干细胞，小脑颗粒神经元祖细胞(GNPs)具有高度的增殖能力，甚至在出生后外颗粒层中(EGL)仍然积极地进行有丝分裂。在出生后2-3周内，GNPs分裂，退出细胞周期，向内迁移形成内颗粒层，EGL逐渐平行消失。

在以往的研究中，高维强教授课题组曾阐明GNPs增殖和分化的时空步骤。近期的一些研究证实，浦肯野细胞分泌的sonic hedgehog (SHH)可以调控GNPs细胞增殖。用重组SHH处理GNPs，可诱导其长时间增殖，阻止它们发生分化。

在这篇新文章中，研究人员利用各种GNP特异性和分化颗粒神经元（GN）特异性报告基因小鼠进行细胞分裂方式分析，并在细胞培养物及新鲜解剖的全标本包埋小脑中进行了荧光共聚焦显微镜或多光子显微镜观察及延时成像。他们发现了GNPs进行非终末对称分裂、终末对称分裂和不对称分裂的证据。更重要的是，在Patched+/−突变小鼠中激活SHH信号通路通过促进非终末对称细胞分裂，增加了GNPs增殖和数量。而给予SHH信号通路小分子抑制剂则可导致相反的效应，将细胞分裂切换至不对称分裂方式。

这些结果表明，细胞分裂方式改变介导调控了SHH信号支配的颗粒神经元发生。