關健明教授(右)的研究團隊揭示調控神經幹細胞分化能力機制。
香港中文大學生命科學學院副教授關健明教授所領導的研究團隊，最近發現一種嶄新的神經幹細胞調控機制，為神經系統疾病及再生修復研究，包括遺傳性小腦萎縮症、自閉症譜系障礙等相關疾病，帶來治療方向。相關結果已刊載於《Cell Reports》學術期刊。
部分神經系統疾病與神經元數量有關
人類腦部有着數百種不同的神經元，各有專門的用途。而神經幹細胞在不同的發育階段，會按照預設的時間順序，表達特定的轉錄因子基因，分化成不同種類的神經元。如果神經元數量的失調，會損害神經網絡運作，導致中樞神經系統病變，如遺傳性小腦萎縮症和自閉症譜系障礙。
以小腦發育為例，早期階段的幹細胞會分化成蒲金氏細胞(Purkinje cells)。但隨着時間推移，幹細胞逐漸失去這種分化潛力並轉而生成中間神經元(Interneurons)。中大研究發現，神經幹細胞的分化潛力會隨着一種叫「BMP」信號強度下降而消失。
缺乏或增加細胞外信息因子會阻礙幹細胞分化
關教授的團隊透過小鼠實驗，發現當缺少了「Smad1」和「Smad5」2種BMP信息傳導蛋白，神經幹細胞分化成蒲金氏細胞的能力會不尋常地加速消失，中間神經元的數量大幅上升。團隊並確定它們能夠直接抑制下游基因Gsx1，從而使神經幹細胞喪失分化潛力。因此，研究人員嘗試透過注射BMP信息因子到小鼠胚胎的腦脊液，發現成功延緩幹細胞潛能下降的速度，繼而調整特定不同神經元數量的比例。
關教授解釋，「研究首次發現在哺乳類動物的腦部中，細胞外信息因子的強度，對於神經幹細胞分化成不同種類神經元的潛力有關鍵作用。」透過改變信息因子的數量，已可以調節神經幹細胞分化的時間表，他認為對研發幹細胞治療的方案別具意義。
圖中顯示BMP信號強度對神經幹細胞分化的影響。