PNAS：杨振纲团队揭示大脑皮质胶质细胞命运决定的关键机制

丁香学术 · 公众号 · · 2025-03-07 16:58

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中枢神经系统中，通常所指的神经胶质细胞，主要包括星形胶质细胞和少突胶质细胞两类大胶质细胞。神经胶质细胞在大脑中具有非常重要的功能，包括支持与结构维持、营养供应、神经电信号传导与绝缘、维持离子平衡、参与神经修复、调节突触功能，和血脑屏障维护等。虽然神经胶质细胞的概念在 1858 年由 Rudolf Virchow 首次提出，但是，长时间以来，神经胶质细胞的发育起源和命运决定的分子机制并不完全清楚。

2025 年 2 月 25 日，复旦大学脑科学研究院杨振纲所带领的研究团队，以「NOTCH, ERK, and SHH signaling respectively control the fate determination of cortical glia and olfactory bulb interneurons（NOTCH、ERK 和 SHH 信号通路控制大脑皮质胶质细胞和嗅球中间神经元的命运决定）」为题在《美国国家科学院院刊》 （PNAS） 发表科研论文，比较系统的回答了上述问题，为全面理解大脑内各种细胞发育的基本规律增添了新的知识。这对脑胶质瘤的不同亚型的诊疗，也可能提供了一个新的视角。

在本项研究中，作者系统地阐述了多种信号通路是如何协同调控神经胶质细胞的发育起始和随后的命运决定。研究发现，在小鼠皮质发育过程中，放射状胶质细胞（神经干细胞）经历从神经发生向胶质发生的范式转换：早期神经干细胞通过不对称分裂产生 Neurog2+ 投射神经元前体细胞（PyN-IPCs），后期随着 ERK 和 SHH 信号通路的不断增强，从而触发了胶质发生的开关，由此神经干细胞便不再产生 PyN-IPC 和神经元，而是开始产生了一种具有可以生成三种不同类型细胞的「三潜能前体细胞」（TRI-IPC）。研究结果进一步显示，当 TRI-IPC 产生之后，NOTCH-HES 信号通路首先决定了 TRI-IPC 分化为大脑皮质内的星形胶质细胞，随后 ERK-SHH 协同促进了少突胶质细胞的命运决定，最后 SHH-SMO-GLI 信号决定了 TRI-IPC 开始产生迁往嗅球的中间神经元。

本研究接着分析了国际人脑单细胞 RNA 测序数据库，证实该机制在人类大脑皮质发育中的保守性。也就是说，调控哺乳动物大脑皮质胶质细胞产生和命运决定的基本规律和分子机制是一致的。

本篇研究论文（正文和补充材料），包括了 39 个图片和 2 个表格。在文章审稿过程中，一位审稿人给了这样的评论：「To sum up, this is a very comprehensive study that utilizes state of the art methods to provide mechanistic insight into molecular interactions between different pathways. The authors tried to write an「encyclopedia」of gliogenesis and neurogenesis in a format of PNAS article. 总的来说，这是一项非常全面的研究，它利用先进的方法，为不同通路之间的分子相互作用提供了机制上的深入理解。作者试图在 PNAS 上写一个有关神经发生和胶质发生的百科全书」。该研究团队被审稿人的评论所激励。

哺乳动物（人和小鼠）大脑皮质神经发生向胶质发生的转化，以及星形胶质细胞，少突胶质细胞，嗅球中间神经元命运决定的细胞和分子机制模式图。

复旦大学脑科学研究院博士生高燕京和孙梦鸽为文章的共同第一作者，其他作者包括：付统业，王子午，蒋欣，杨霖，郭梁晓艺，刘国平，田雨，杨飞鸿，李佳霖，李珍美玉，李晓甦，尤燕，丁超琼，汪源，马通，张壮志，许哲军，陈彬，杨振纲等。合作单位包括四川大学和加州大学圣克鲁兹分校。该研究得到 STI2030 重大项目、国家自然科学基金，上海市科技重大专项和张江实验室等资助。

原文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2416757122

本文及图片来源于复旦大学脑科学研究院，作者转载