《Science》「肌肉細胞」幫指路!? MIT科學家解渦蟲視神經再生之謎

2020/07/16
《Science》「肌肉細胞」幫指路!? MIT科學家解渦蟲視神經再生之謎
近日,麻省理工學院(MIT)的生物學家,在一種生活於淡水的真渦蟲(Schmidtea mediterranea)身上發現,其具有一種特殊的肌肉細胞,能幫助渦蟲的「眼睛」再生,此細胞不但過去從未發現,且

《Science》「肌肉細胞」幫指路!? MIT科學家解渦蟲視神經再生之謎 (圖片來源:網路)

2020.07.16環球生技雜誌/記者 巫芝岳

近日,麻省理工學院(MIT)的生物學家,在一種生活於淡水的真渦蟲(Schmidtea mediterranea)身上發現,其具有一種特殊的肌肉細胞,能幫助渦蟲的「眼睛」再生,此細胞不但過去從未發現,且是神經系統再生的關鍵之一,該研究626日發表於頂尖期刊《Science》。

渦蟲幾乎全身的部位都能自行再生,是研究再生時常用的模式生物之一;而渦蟲頭部用來感光、作用如其他生物眼睛的「眼點」若要再生,因為涉及要將視覺神經連接到大腦,因此相對複雜。

MIT的研究人員,本次在渦蟲眼部找到一種具有類似「路標」功能的細胞「guidepost-like cell」,該細胞完全獨立於神經系統,為一種肌肉細胞,且在渦蟲眼部的再生上,扮演著能將視神經軸突引導至大腦的重要角色。

該研究的突破性在於,當動物在胚胎時期發育視覺系統時,其第一批視神經纖維(又稱為先鋒軸突(pioneer axon))就是仰賴路標細胞(guidepost cell)的幫助,才能正確連結到大腦;然而多數生物體內,一但神經發育完成,路標細胞就不會再生,這也是為何神經損傷通常難以復原的原因之一。

然而,研究團隊卻在渦蟲眼部發現了數量極少的這類細胞(一般大小的渦蟲僅有約5顆、體型較大者約10),且分佈的位置與視神經通往大腦的路線吻合。

且分析細胞類型後發現,該特殊細胞竟屬於肌肉細胞的一種,這與其他生物體內,路標細胞通常為神經細胞或神經膠細胞大不相同。

為驗證該細胞的功能,研究人員將渦蟲的眼點,移植到經基因改造的無眼渦蟲頭部,發現該眼點的感光神經,確實會沿著這些肌肉細胞的分佈生長;然而,若將眼點移植到離頭部較遠的其他部位,或是剔除受移植者的這些肌肉細胞時,感光神經則無法正確連到大腦。

參與研究的Kutay D. Atabay表示,像是脊隨損傷、中風導致神經受損等疾病,之所以難以治癒,是因為我們對其再生的機制仍不了解;而這項研究中觀察到,或許光是讓神經再生仍不夠,而是包括能讓神經正確生長的輔助系統,都需要再生。

領導研究的MIT生物系教授Peter W. Reddien表示,未來他們也將針對「這些肌肉細胞是如何引導神經細胞生長」的分子機制,進行進一步的研究。

參考資料:https://science.sciencemag.org/content/368/6498/eaba3203.editor-summary