Notch途徑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中的作用.pdf

1、干細(xì)胞一直吸引著人們的研究，是因?yàn)樗梢栽诰S持自身未分化狀態(tài)（自我更新）的同時(shí)產(chǎn)生多種子代細(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的基礎(chǔ)，它們?yōu)閿?shù)不多卻具有高度的可塑性，能夠增殖分裂、獲得位置信息、繼而分化出不同的子代細(xì)胞（神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞），最終發(fā)育成為整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)。NSC的這些基本特征使其成為治療多種神經(jīng)退行性疾患和中樞神經(jīng)損傷的最有前途的侯選方法，然而，在充分理解NSC的增殖和分化調(diào)控機(jī)理之前，將NSC應(yīng)用于臨床治療是不可能的。因

2、此研究NSC的增殖和分化機(jī)理不僅有助于神經(jīng)發(fā)育的理論探討，更是將NSC應(yīng)用于臨床的前提。
　　目前已知NSC的增殖分化受到多種細(xì)胞自主性和細(xì)胞非自主性因素的調(diào)節(jié)，其中以細(xì)胞膜受體Notch為基礎(chǔ)的信號(hào)途徑在神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。Notch途徑對(duì)于神經(jīng)發(fā)生的各個(gè)方面均有重要的調(diào)控作用，如維持NSC的未分化狀態(tài)，調(diào)控NSC分化過程中的命運(yùn)選擇，以及調(diào)控子代細(xì)胞的最終成熟。但是關(guān)于Notch途徑發(fā)揮調(diào)控作用的具體機(jī)制，

3、即它是如何調(diào)控NSC和神經(jīng)祖細(xì)胞(INP)的增殖和分化，尤其是體內(nèi)的狀況，還有待于進(jìn)一步的研究。
　　在本課題中，我們擬構(gòu)建中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)特異性阻斷Notch途徑的轉(zhuǎn)基因小鼠，并在此基礎(chǔ)上在體觀察Notch途徑阻斷后NSC的各種異常表型，包括NSC自身的增殖分化的異常、Notch阻斷的NSC分化出的子代細(xì)胞是否有異常等。最終，我們希望能夠在體闡明Notch途徑在CNS發(fā)育的各個(gè)過程中所發(fā)揮的不同作用，并初步探討其作用的機(jī)制

4、。
　　本課題所取得的成果分述如下：
　　1、首先，我們成功構(gòu)建了NesCre轉(zhuǎn)基因小鼠，并鑒定出其Cre重組酶的表達(dá)范圍主要包括基底前腦和中腦腹側(cè)等。再通過NesCre小鼠和先期構(gòu)建成功的RBP-J-floxed小鼠交配，獲得在CNS特異性剔除Notch途徑中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子RBP-J的條件性基因剔除小鼠。
　　2、其次，在剔除小鼠中，我們首先觀察到NSC分化的異常。在胚胎發(fā)育的早期(即E11.5時(shí))RBP-J剔除區(qū)域

5、的組織體外培養(yǎng)神經(jīng)球的數(shù)目有所增多。但是，這些增多的神經(jīng)球卻以神經(jīng)元祖細(xì)胞(INP)為主，提示RBP-J剔除后存在NSC向INP的提前分化。在胚胎發(fā)育的晚期(E17.5和新生時(shí)期)，由于NSC池的提前消耗，RBP-J剔除區(qū)域的體外培養(yǎng)神經(jīng)球數(shù)目降低，在體觀察NSC數(shù)目也減少，同時(shí)伴隨有神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞等子代細(xì)胞的分化增加。除此以外，在E11.5時(shí)我們觀察到神經(jīng)元的發(fā)生卻有所降低。這些結(jié)果提示在正常胚胎發(fā)育過程中RBP-J介導(dǎo)的Notch

6、途徑可以抑制NSC向INP的分化，并有可能對(duì)某些早期生成的神經(jīng)元的發(fā)生具有重要的調(diào)控作用。
　　3、再次，由RBP-J剔除的NSC分化而來的神經(jīng)元的形態(tài)也有所改變。NSC中的Notch途徑阻斷后，不僅向神經(jīng)元的分化增加，而且分化出來的神經(jīng)元的突起分支數(shù)也增多。
　　4、最后，我們進(jìn)行了深入的調(diào)控機(jī)制研究。芯片結(jié)果提示一些miRNA分子在NSC增殖分化過程中可能發(fā)揮重要的調(diào)控作用。而在神經(jīng)元形態(tài)發(fā)育方面，我們發(fā)現(xiàn)microRN

7、A342-5p可以促進(jìn)神經(jīng)元的突起分支長(zhǎng)出，而Notch途徑可以抑制microRNA342-5p的表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)元形態(tài)發(fā)育的調(diào)控作用。
　　綜上所述，我們的研究闡明了經(jīng)典Notch途徑在NSC向INP分化過程中的作用，提示microRNA分子可能參與其中；Notch途徑在神經(jīng)元的終末成熟過程中也發(fā)揮著重要的作用，microRNA342-5p參與其中，受到Notch途徑的調(diào)控。這些研究為我們進(jìn)一步理解CNS發(fā)育提供了詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)