嗅觉神经元起源颠覆旧时理论

此前人们认为，嗅觉神经元的起源与耳部和眼部的感觉神经元相同，但加州理工学院Caltech的生物学家们发现，在嗅觉神经元的形成过程中，神经嵴干细胞也具有关键作用，文章发表在eLIFE杂志上。

　　

生物通报道：当我们闻到玫瑰的芳香或是健身房的汗味时，负责感知这些信息的是两类感觉神经元。科学家们对这些感觉神经元特别感兴趣，因为神经元中只有它们能在成年阶段再生。一旦这些嗅觉神经元死亡，马上就会有新生神经元来替代，不过发育生物学家们并不清楚这些神经元从何而来。

有些胚胎细胞会发育成为皮肤或中枢神经系统，此前人们认为嗅觉神经元与耳部和眼部的感觉神经元一样，都是来源于上述胚胎细胞。但加州理工学院Caltech的生物学家们发现，在嗅觉神经元的形成过程中，神经嵴干细胞也具有关键作用，文章发表在eLIFE杂志上。神经嵴干细胞是脊椎动物独有的多能迁移细胞，会形成机体的许多结构，例如面骨facial bone和平滑肌等。

“长期以来，人们一直认为嗅觉神经元的来源是单一的，而我们发现事实并非如此，”文章的通讯作者，Caltech生物学教授Marianne Bronner说。

嗅觉系统中的两种主要感觉神经元包括：感知挥发性气味的纤毛神经元（ciliated neuron），和感知信息素的微绒毛神经元（microvillous neuron）。这两种神经元都位于鼻腔组织中，负责将信息传递到中枢神经系统进行处理。

研究人员在这项新研究中发现，在胚胎发育过程中，神经嵴干细胞会分化成为微绒毛神经元。与人们之前的猜测相反，微绒毛神经元和纤毛神经元的来源并不相同。此外他们还发现，去除Sox10基因会阻断微绒毛神经元的形成，而纤毛神经元未受影响。

斑马鱼是发育生物学研究中的常用模式生物，这项研究就是在斑马鱼中分析嗅觉系统的发育过程。Bronner指出，了解嗅觉神经元的起源和形成过程，能够帮助人们治疗嗅觉丧失等疾病。

“我们的研究展示了神经嵴干细胞对嗅觉系统的贡献，”文章的第一作者Ankur Saxena说。“嗅觉神经元具有独特的更新能力，了解它们的形成过程，可以帮助人们诱导神经元进行分化或者再生，进而为治疗人类神经系统疾病提供新的途径。”

研究人员希望通过进一步研究，找到影响神经嵴干细胞分化的其他基因，并观察在胚胎发育之后，神经嵴干细胞是否也参与了嗅觉神经元的再生。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Sox10-dependent neural crest origin of olfactory microvillous neurons in zebrafish

The sense of smell in vertebrates is detected by specialized sensory neurons derived from the peripheral nervous system. Classically, it has been presumed that the olfactory placode forms all olfactory sensory neurons. In contrast, we show that the cranial neural crest is the primary source of microvillous sensory neurons within the olfactory epithelium of zebrafish embryos. Using photoconversion-based fate mapping and live cell tracking coupled with laser ablation, we followed neural crest precursors as they migrated from the neural tube to the nasal cavity. A subset that coexpressed Sox10 protein and a neurogenin1 reporter ingressed into the olfactory epithelium and differentiated into microvillous sensory neurons. Timed loss-of-function analysis revealed a critical role for Sox10 in microvillous neurogenesis. Taken together, these findings directly demonstrate a heretofore unknown contribution of the cranial neural crest to olfactory sensory neurons in zebrafish and provide important insights into the assembly of the nascent olfactory system.