由新加坡杜克-国大医学院领导的国际神经科学家团队发现了一种控制神经干细胞重新激活的机制，这些干细胞对于修复和再生脑细胞至关重要。这项研究发表在《自然通讯》上，为提高我们对阿尔茨海默病和帕金森病等常见神经退行性疾病的理解和治疗提供了令人兴奋的潜力。
神经干细胞是大脑主要功能细胞的来源。在大脑的初始发育之后，神经干细胞通常进入休眠状态，以节省能量和资源。它们只有在大脑需要时才会“苏醒”，例如在受伤或进行体育锻炼时。然而，随着年龄的增长，越来越少的神经干细胞能从休眠状态中被唤醒，导致各种神经系统疾病。了解这种重新激活是如何调控的是开发治疗各种神经系统疾病的关键。
在这项研究中，研究团队发现一组特定的蛋白质在通过一种称为SUMO化的过程“唤醒”休眠神经干细胞中起着至关重要的作用。在SUMO化过程中，一种名为SUMO（小泛素样修饰）的小蛋白会在细胞内标记目标蛋白，从而影响其活性和/或功能。研究人员发现，这些被SUMO标记的蛋白触发了神经干细胞的重新激活，使它们能够参与大脑的发育和修复。相反，如果没有SUMO蛋白存在，果蝇会出现类似小头畸形的表型。这是首次研究确定SUMO蛋白家族在神经干细胞重新激活中的确切作用。
杜克-国大医学院神经科学与行为障碍项目的研究员高阳博士是该研究的第一作者，他表示：“我们首次证明了SUMO蛋白家族在神经干细胞重新激活和整体大脑发育中起着关键作用。进一步研究表明，当这些蛋白缺失时，正常的神经元发育受到阻碍，果蝇会发展出特征性的微小大脑。”
深入研究SUMO化的效应，研究人员发现它调节了另一个已知通路——Hippo通路中的一个关键蛋白。虽然Hippo通路在细胞增殖、细胞死亡和器官大小等细胞过程中起着重要作用，但很少有已知的大脑中的Hippo通路调节因子。当被SUMO修饰时，Hippo通路的核心蛋白Warts（限制细胞生长并防止神经干细胞重新激活）变得不那么有效。这使得神经干细胞能够生长和分裂，形成新的神经元，从而贡献于大脑功能。
杜克-国大医学院神经科学与行为障碍研究项目的代理项目主任王红艳教授是该研究的资深作者，她表示：“鉴于SUMO蛋白和Hippo通路在人类中高度保守，我们的发现不仅适用于果蝇，也对理解人类生物学非常重要。SUMO化过程和Hippo通路的中断与人类的各种疾病有关，包括癌症和阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病。我们对SUMO化在大脑中作用的新见解为干预措施开辟了令人兴奋的新机会，这些干预措施可能导向利用身体自身再生能力的靶向疗法。”
王教授及其团队此前已经证明，果蝇神经干细胞是解开休眠、重新激活和神经元再生之谜的优秀模型。杜克-国大医学院研究高级副院长谭Patrick教授评论道：“这一发现推进了我们对细胞如何工作和受控的理解，有助于开发针对神经退行性疾病的新型再生疗法。同时，它也为开发治疗如小头畸形等神经系统疾病的治疗方法开辟了新的可能性。随着研究的继续，我们离找到帮助这些疾病患者的有效方法并改善他们的生活质量越来越近。”
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