英國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞長(zhǎng)度或與其功能之間密切相關(guān)

據(jù)Hagemann C 2022年2月3日（Adv Healthc Mater，2022 Feb 3.Doi：10.1002/adhm.202101817.）報(bào)道，英國(guó)倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細(xì)胞的長(zhǎng)度或與其功能之間密切相關(guān)；研究人員所開(kāi)發(fā)的精確模型或能幫助研究這些細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能過(guò)程，從而為理解人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生提供重要的線索。

脊髓中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元是多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的靶標(biāo)，比如肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS），軸突是從細(xì)胞中延伸出來(lái)的細(xì)長(zhǎng)纖維，其長(zhǎng)度多達(dá)1 m。此前研究結(jié)果表明，疾病的早期跡象首先會(huì)出現(xiàn)在軸突末端，而長(zhǎng)軸突要比短軸突更早地表現(xiàn)出功能異常的跡象，因此研究長(zhǎng)軸突或能幫助更好地理解某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病。然而迄今為止在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的研究都使用的是比機(jī)體中細(xì)胞要短得多的細(xì)胞。

研究人員開(kāi)發(fā)出了一種社工務(wù)工程化的平臺(tái)，其能在不改變其他有意義特征的情況下，生長(zhǎng)出具有確定軸突長(zhǎng)度的人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，其長(zhǎng)度從數(shù)百微米到1 cm以上不等。研究人員能夠以一種受控的方式將人類運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生長(zhǎng)到1 cm及以上的長(zhǎng)度，要比使用幾毫米甚至數(shù)百微米長(zhǎng)的細(xì)胞能提供更好的模型。從根本上來(lái)講，想要解決的問(wèn)題是其多長(zhǎng)到底有關(guān)系嗎？答案是肯定的，而且該研究首次表明，神經(jīng)元的長(zhǎng)度與其功能密切相關(guān)。

這種新平臺(tái)主要能在一種微型基底上來(lái)生長(zhǎng)神經(jīng)元，這樣研究人員就能決定這些細(xì)胞能生長(zhǎng)到什么樣的長(zhǎng)度。研究人員比較了2 mm至1 cm之間的多種長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，在長(zhǎng)度超過(guò)5 mm的細(xì)胞中，這些細(xì)胞在如何維持細(xì)胞活性、穩(wěn)定性和新陳代謝方面發(fā)生著重大變化。比如，超過(guò)這一長(zhǎng)度的神經(jīng)元就擁有更多線粒體，而且這些線粒體更有可能停留在同一位置而不是被四處移動(dòng)；而且在較長(zhǎng)神經(jīng)元的某些部位，這些細(xì)胞器更多的是圓形的而并不是拉長(zhǎng)的形狀。

研究人員就神經(jīng)元的形狀是否重要、細(xì)胞的功能是否適應(yīng)其形狀進(jìn)行分析，研究結(jié)果是肯定的，但有一個(gè)閾值長(zhǎng)度，大約為5 mm，超過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度后，細(xì)胞中就會(huì)有一些關(guān)鍵的生物學(xué)過(guò)程發(fā)生改變或產(chǎn)生適應(yīng)性。即神經(jīng)元需要在達(dá)到這個(gè)閾值長(zhǎng)度之前，基本上會(huì)在其新陳代謝和特定的機(jī)制中轉(zhuǎn)換方向。

隨著這項(xiàng)研究計(jì)劃的不斷進(jìn)展，目前研究人員正在利用其所開(kāi)發(fā)的平臺(tái)來(lái)從ALS患者所捐贈(zèng)的細(xì)胞中培育神經(jīng)元，旨在創(chuàng)造一種更為準(zhǔn)確的疾病模型，并建立更好的平臺(tái)來(lái)檢測(cè)新型療法；研究人員還在繼續(xù)研究來(lái)確定是否這些機(jī)制能在不同的物種中保持不變。該研究結(jié)果對(duì)于多種神經(jīng)變性疾病的體外模型的開(kāi)發(fā)具有非常重要的意義，同時(shí)也加強(qiáng)了在體外對(duì)細(xì)胞形狀和生物物理限制進(jìn)行保真性和精確建模的重要性。