破解神经细胞“身份密码”形成之谜

在我们的大脑中，每个神经细胞表面都分布着一种原钙粘蛋白，它的不同表达为每个神经细胞造就了独一无二的“身份密码”。有了不同的“身份密码”，神经细胞才能“相认”“相拥”，形成神经网络。记者从上海交通大学的新闻发布会上获悉，该校系统生物医学研究院吴强科研团队破解了这种名叫原钙粘蛋白的“身份密码”在大脑神经网络中究竟是如何形成的。

这一研究成果近日在国际着名学术期刊《美国科学院院报》（PNAS）上发表，将对认识复杂精神疾病发病机理产生深远影响。

人类大脑包含上千亿个不同的神经元，而每一个神经元能形成上万个特异性的突触连接，它们互相识别、组合，形成约十万亿个神经网络“掌管”适应生存和学习记忆的大脑功能。而令神经细胞互相识别、区分彼此并建立联系的“身份密码”，就是这种分布在细胞膜表面依赖钙离子的粘附分子——原钙粘蛋白，原钙粘蛋白基因家族能够通过组合表达的方式形成神经细胞的分子多样性，并决定哪些神经细胞互相连接。

科学家们虽已能识别这种“身份密码”，但却对其形成过程知之甚少。吴强教授的科研团队利用细胞发育系统生物学和基因组学技术，结合遗传学和生物化学方法，找到了其中两把神奇的蛋白“钥匙”—绝缘子结合蛋白CTCF和染色体粘连蛋白Cohesin，从而揭示了不同的神经细胞有不同“身份密码”的原因。

吴强团队参与的国际前沿科学研究先前已发现，通过基因敲除或下调原钙粘蛋白家族可导致神经细胞发育异常、不能区分彼此并诱发凋亡。针对神经细胞“身份证号码”的进一步深入研究，将有助于人们对复杂神经网络形成机理的理解，并促进对脑肿瘤、精神分裂症、自闭症等大脑疾病发病机制研究。

“以自闭症为例，科学家已经发现在自闭症患儿的神经细胞中，原钙粘蛋白与常人不同，产生了变异。我们的研究将有助于发现这种蛋白是如何变异为何变异的。”吴强认为，将来科学家或许可以通过遗传操作控制神经细胞“身份密码”的产生。