基因夥伴好壞? 決定脊髓再生或結痂?

0

台灣目前脊髓損傷人數至少超過二萬三千人,且每年約新增 1000 至 1200 名之案例。其中,以 20 歲到 29 歲的發生率最多,而 20 歲到 49 歲患者幾乎佔了三分之二。人類在脊髓損傷後,受損處會產生疤痕組織,導致不可逆的終身傷害。然而,蠑螈(salamander)在脊髓受損後,仍可復原再生。因此,許多科學家透過蠑螈這種理想生物再生模型,以揭開脊髓再生的神秘面紗。

3 月 6 日,芝加哥大學海洋生物實驗室(Marine Biological Laboratory, MBL)研究團隊發現蠑螈在脊髓損傷後,其膠質原纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)表現型神經膠質細胞會增殖,然後活化 AP-1 (cFos/JunB),進而允許神經管和相關神經纖維在脊髓損傷處進行功能性再生。更令人興奮的是,該基因也存在於人類中,人類脊髓再生醫療又向前一步。研究結果發表《Nature Communications Biology》。

* AP-1(activator protein 1)是一種由 c-Fos、JunB、c-Jun、JDP 和 ATF 家族交互組成的異二聚體蛋白轉錄因子。

在人類脊髓損傷反應中,c-Fos 與 c-Jun 基因配對。然而,在蠑螈中,該研究團隊確定用 Jun B 基因活化 c-Fos。他們在蠑螈脊髓再生期間,透過活化 miR-200a 表現而直接抑制 c-Jun 表現,然後阻斷 AP-1 cFos/cJun 的形成。接著,他們進一步在蠑螈神經膠質細胞中,使 AP-1 cFos/cJun 慢性過度表現,進而導致蠑螈軸突無法再生,形成在人類損傷修復中的結痂組織。在後續研究中,他們也將進一步調查人體細胞中是否存在相反的情況。

該研究作者 Karen Echeverri 副研究員表示,與蠑螈再生相關基因在人類和蠑螈之間是高度保守的,而至今蠑螈還沒有具有再生特異性基因。在脊髓受傷後,cFos 直接與誰合作決定後續的再生或形成結痂組織。如同在生活中,好的合作對象能帶來真正的積極影響力。

總結以上,該研究不僅 c-Fos-JunB 異二聚體在脊髓損傷後活化神經膠質細胞以引導它們進入再生狀態的關鍵作用之外,更確定蠑螈與哺乳動物神經膠質細胞中高度保守的早期反應異二聚體的重要分子差異。該研究結果也提供一個新策給略致力開發人類脊髓損傷以及許多神經退行性疾病新療法的科學家,更推動再生醫學往前一大步。

延伸閱讀:再生醫學研究重大里程碑 ── 蠑螈與真渦蟲基因體定序完成

參考資料:
1. Nature Communications Biology, 2019; 2 (1) DOI: 10.1038/s42003-019-0335-4
2. http://www.fsci.org.tw/ap/news_view.aspx?bid=21&sn=6907d6d9-18ec-4901-bca4-aa56065444a9
3. https://www.mbl.edu/blog/scientists-identify-gene-partnerships-that-promote-spinal-cord-regeneration/

©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫:service@geneonlineasia.com