薛定教授两篇Nature文章揭示凋亡、再生关键因子

　　

生物通报道  由美国科罗拉多大学博尔德分校及澳大利亚昆士兰大学（UQ）参与的两项新研究鉴别出了一个独特的分子，其不仅可以吞噬坏细胞，还能够修复受损的神经细胞。两篇研究论文分别发表在1月7日的《自然》（Nature）及其子刊《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

现任职于清华大学和美国科罗拉多大学博尔德分校的薛定（Ding Xue）教授是Nature Communications论文的通讯作者及另一篇Nature文章的共同作者（延伸阅读：薛定教授PNAS乙肝治疗新希望 ）。薛教授说，这一称作为磷脂酰丝氨酸受体（PSR-1）的分子，可以找出并清除掉预编程死亡的凋亡细胞以及受到损伤、引发炎症的坏死细胞。程序性细胞死亡（又称凋亡）是每天在人体内杀死数十亿细胞的一种自然过程。而在新研究中两个研究小组发现，PSR-1分子还帮助重新连接了断裂的轴突。

薛定说：“我更愿意将其称作是一个意外而又有些令人震惊的研究发现。这是第一次发现一种参与凋亡的分子有能力修复切断的轴突，我们认为它具有很大的治疗潜力。”

在第一篇Nature Communications论文中，科罗拉多大学博尔德分校和清华大学的研究人员详细记述了，PSR-1是如何识别及清除预编程死亡或受损的细胞的。而由昆士兰大学昆士兰脑研究所的副教授Massimo Hilliard领导的另一项发表在Nature杂志上的研究，则揭示了PSR-1在神经轴突再生中所起的重要作用。

两项研究均采用了称作为线虫的一种受欢迎的实验室生物。微小的线虫生长迅速、身体呈半透明，基因组测序结果表明其近一半的基因都与对应的人类基因密切相关。

Hilliard说：“这为在其他更接近人类生理学的系统中测试及利用这一知识开辟了新途径，并有望朝着解决损伤问题迈进一步。”在未来，或许结合神经外科和分子生物学可促成积极的临床结果，并有可能治疗如脊髓或神经损伤等疾病。

在细胞程序性死亡过程中，凋亡细胞通过将称作为磷脂酰丝氨酸(PS)的特异细胞膜元件从内膜移至细胞表面，来给自身打上清除标记，使得它们最终被吞噬细胞吞噬清除。“这些就是我们所说的‘来吃我’信号，”薛定说。

相比之下，神经细胞的断裂轴突则向PSR-1分子发送了一种SOS警报。薛定说：“在神经细胞切断那一刻，我们看到细胞膜PS成分发生了改变，其作为一种讯号，实际上告知了神经其他部分的PSR-1分子‘我处在危险之中，快来救救我。’”

薛定说：“最令人兴奋的是发现了，PSR-1在神经再生必需的轴突融合过程中发挥了早期作用。尽管目前仍然未知人类PSR是否具有修复损伤轴突的能力。但我认为我们的新研究发现将激励一些研究小组去追踪这一问题。”

虽然一些生物医学研究人员曾在人类大脑和脊髓外的周围神经和神经簇修复工作上取得了一些成功，当前仍然没有有效的方法来再生中枢神经系统中的断裂神经细胞。这样的神经损伤可造成部分或全身瘫痪。

薛定教授在2003年第一个发现了PSR-1受体，他表示科罗拉多大学博尔德分校与昆士兰大学之间的合作向前推动了这一科学发现。“我们试图了解PSR-1通过凋亡和坏死清除细胞的机制，他们设法了解了这一与凋亡相关的分子是否也在神经再生过程中发挥了作用。”

Nature Communications论文的共同作者、科罗拉多大学博尔德分校博士后研究人员Yu-Zen Chen说，当前该研究小组正在设法寻找一些方法来提高线虫细胞中的PSR-1水平，这有可能促进神经轴突更快速地复原。Yu-Zen Chen说：“我们认为PSR-1的水平越高，分子的修复能力就越强。”

薛定说，线虫是用来探求神经损伤新疗法的一种理想生物，因为它相对较小、基因组序列众所周知，且寿命短暂。“相比于使用小鼠模型，这使得药物筛查更容易、更快速、更廉价。”

薛定说：“最大的研究发现就是我们鉴别出了一个完成两种不同工作的受体。尽管我们还没有获得治疗神经损伤人群的解决方案，但我们认为这些研究结果为寻找新的有效治疗带来了希望。”

（生物通：何嫱）

作者简介：

薛定教授

1986年本科毕业于中国科技大学，1993年于哥伦比亚大学取得博士学位，师从Martin Chalfie（2008 Nobel Laureate），1994-1997年，在麻省理工学院Robert Horvitz  （2002 Nobel Laureate）实验室从事博士后研究，现任美国科罗拉多大学分子细胞和发育生物学系教授，清华大学讲席教授、长江讲座教授。

主要科研领域与方向:
以秀丽线虫为主要动物模型(Animal Models)，研究细胞凋亡(Apoptosis)的调控机制，磷酸脂在生物膜上不对称分布的调控机制，父本线粒体在早期胚胎发育过程中选择性清除的分子机制(Molecular Mechanisms)，乙型肝炎病毒致病的机制和筛药，以及由非正常的细胞凋亡(Apoptosis)及磷酸脂不对称分布引起的疾病，如癌症(cancer)，自身免疫疾病等。

生物通推荐原文索引：

A lysine-rich motif in the phosphatidylserine receptor PSR-1 mediates recognition and removal of apoptotic cells.Nature Communications  6, Article number: 5717 doi:10.1038/ncomms6717

EFF-1-mediated regenerative axonal fusion requires components of the apoptotic pathway.Nature  517, 219–222 (08 January 2015) doi:10.1038/nature14102