潘俊良副教授團隊發(fā)現(xiàn)神經(jīng)樹突發(fā)育的嶄新分子機轉(zhuǎn)

醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)所潘俊良副教授研究團隊日前發(fā)表最新論文於知名國際期刊Developmental Cell，其研究發(fā)現(xiàn)線蟲的神經(jīng)發(fā)育過程中，感覺神經(jīng)的樹突 (Dendrite) 可以透過依附在周圍神經(jīng)的軸突 (Axon) 而建立完整的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，確保感覺訊息可以正確傳遞。過去科學(xué)界僅知神經(jīng)的軸突與軸突之間可以形成神經(jīng)束，而此項研究成果提出嶄新觀點，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)樹突也可以黏附在軸突上來建立複雜的樹突形態(tài)，為了解神經(jīng)樹突發(fā)育及建構(gòu)神經(jīng)迴路提供了新的視野。

動物對周遭環(huán)境的感知和反應(yīng)倚賴精密的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；神經(jīng)細胞中樹突負責(zé)收集訊息，並藉由軸突將訊息傳遞下去，因此樹突結(jié)構(gòu)的異常會影響神經(jīng)訊息的傳遞。以往學(xué)界認為樹突的發(fā)育主要受到內(nèi)在基因表現(xiàn)調(diào)節(jié)，然而近年來許多研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)周圍的組織細胞對於樹突發(fā)育亦有莫大影響。線蟲的PVD神經(jīng)細胞樹突呈現(xiàn)如燭臺狀般華麗而複雜的形態(tài)，PVD的末梢分枝會受到周圍皮下組織的引導(dǎo)，藉由樹突與皮下組織之間的交互作用建立完整的樹突結(jié)構(gòu)。除此之外，PVD的樹突主軸緊貼其他神經(jīng)的軸突，但卻未有任何研究探討此一現(xiàn)象的生理意義。

本研究的第一作者陳俊豪博士後研究員首先藉由一系列的遺傳學(xué)及細胞學(xué)實驗，證明PVD神經(jīng)的樹突會依附另一個神經(jīng)細胞ALA的軸突生長，當(dāng)去除ALA神經(jīng)後，PVD神經(jīng)樹突的發(fā)育出現(xiàn)明顯異常。陳博士發(fā)現(xiàn)ALA的軸突會表現(xiàn)一種細胞表面黏著蛋白L1CAM，把訊息傳遞給PVD神經(jīng)細胞的受體蛋白Robo。失去ALA的L1CAM或PVD的Robo皆會導(dǎo)致PVD的樹突縮小並產(chǎn)生極度異常的樹突型態(tài)。在老鼠、果蠅及線蟲中皆有L1CAM和Robo，並分別參與許多神經(jīng)發(fā)育過程，證明這些分子在演化上的重要性。過去僅知Robo可和Slit因子結(jié)合，此研究首次證明L1CAM和Robo之間也有直接的交互作用，且協(xié)助樹突完整發(fā)育。

為了更深入了解其中的機轉(zhuǎn)，陳博士以高速的轉(zhuǎn)盤式共軛焦顯微鏡分析樹突生長的活體即時影像。在發(fā)育過程中樹突藉由生長錐（growth cone）的引導(dǎo)往正確方向生長；當(dāng)PVD的樹突無法貼附在ALA的軸突時，其生長錐會異常增大且無法順利延展。陳博士發(fā)現(xiàn)，L1CAM-Robo的訊息傳遞可調(diào)控growth cone內(nèi)的F-actin細胞骨架使生長錐呈現(xiàn)正確的動態(tài)變化，推進樹突的發(fā)育。異常發(fā)育的樹突會使線蟲誤判來自周遭或體內(nèi)肌肉收縮的訊息，而呈現(xiàn)出異常的運動節(jié)律。陳博士相信此研究可幫助我們了解樹突的形態(tài)與感覺運動功能協(xié)調(diào)之間的關(guān)係。Development Cell是發(fā)育生物學(xué)中極富盛名的頂尖期刊，其期刊重視論文的嚴謹度及影響力，足見本實驗成果受到學(xué)界的重視。

陳俊豪博士在潘俊良老師的實驗室完成博士學(xué)位及兩年的博士後訓(xùn)練，目前在科技部千里馬計畫的支持下，於加州理工學(xué)院生物系Paul Sternberg教授的研究室，繼續(xù)利用線蟲進行神經(jīng)科學(xué)的研究；其他作者包括碩士班學(xué)生許皓瑋和博士班張運玄。臺大醫(yī)學(xué)院第一共同研究室影像核心的徐華蔓小姐發(fā)揮她在顯微攝影方面的頂尖專業(yè)，幫助本篇論文在短時間內(nèi)收集許多重要數(shù)據(jù)；本研究由科技部計劃支持，在此一併致謝。

https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(18)30917-1?fbclid=IwAR0gpO0-eSIAALRWimyQFJ9ym4zpLd8SNoz5fG-CGiijXCsFHgaZijTByUw#articleInformation