大脑如何自动分区 已找到控制脑部发育关键基因

神经系统发育中有一个“谜”:胚胎中那根单一的神经管,如何被细分为不同部分,进而发育成结构和功能各异的脑区?记者1月8日从中科院上海生命科学研究院获悉,神经科学研究所丁玉强小组找到了胚胎早期控制中脑和后脑发育的一个关键基因。该成果将发表在下周一出版的国际学术期刊《发育学》上。

在头大身小的动物早期胚胎中,有一根从头到尾几乎一样的原始神经管。但随着发育推进,其前部逐步演化为脑,后部则变成脊髓。就人脑而言,又分化为前、中、后脑及延髓等,其中前脑与大脑,中后脑与脑干、小脑等重要部分相关。人们发现,在中脑和后脑交界处,被称为“菱脑峡”的区域分泌着Fgf8和Wnt1等诱导分子,作为一个“组织部”在调控中后脑的发育。

追根溯源,这些诱导分子又是靠谁来“诱导”的呢?在丁玉强研究员指导下,研究生郭超、仇海燕等人历时两年半,终于发现一种“Lmx1b”基因转录因子,在胚胎早期的中脑和小脑发育过程中扮演了重要角色。动物实验证实,Lmx1b基因缺失的小鼠,因中脑和小脑发育不全而死亡。研究阐明了发生这一发育缺陷的分子机制:“菱脑峡”中的Lmx1b基因,控制峡内诱导分子Fgf8的初始表达,并维持着Wnt1和其它相关基因间的表达,从而促使神经管相应部分逐渐发育成中脑和小脑。

专家表示,该研究属于基础领域,对中枢神经系统的模式形成问题,提出了新的基因调控机制。Lmx1b基因与脑内其它重要分子可能存在的调控关系,还有待进一步研究。
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