在哺乳动物大脑发育过程中，神经前体细胞首先分化为神经元，然后分化成星形胶质细胞。细胞分化命运的改变是大脑产生适量神经元和星形胶质细胞的关键过程。
研究人员发现，在小鼠发育中的大脑皮层里，成纤维细胞生长因子（FGF）调节着从神经元到星形胶质细胞的转换。成纤维细胞生长因子，是调节哺乳动物大脑皮层细胞分化命运开关的充分且必要的细胞外因子。
在胎儿大脑发育过程中，神经干细胞分化为神经元和星形胶质细胞。神经元先形成（左图），星形胶质细胞后形成（右图）。这项研究揭示了细胞分化过程如何由神经元到星形胶质细胞最后转变为 FGF 信号。图片来源：金泽大学
神经元和星形胶质细胞是大脑皮层中重要的细胞类型。神经元是脑中主要的信息处理器，而星形胶质细胞支持和调节神经元的工作。大脑的正常工作，依赖于胎儿脑发育过程中产生适量的神经元和星形胶质细胞。如果只产生神经元或只产生星形胶质细胞，大脑就无法正常工作。
在胎儿大脑发育过程中，神经元和星形胶质细胞都是由神经干细胞产生的。这些神经干细胞几乎是大脑皮层中所有细胞的源头。神经干细胞首先分化成神经元，然后分化成星形胶质细胞。
改变神经干细胞从神经元向星形胶质细胞分化的开关引起了人们的广泛关注，因为这个开关是产生适量神经元和星形胶质细胞的关键。然而，人们对这个开关的了解还不多。
左图为神经干细胞分化为神经元，右图显示激活 FGF 信号能够生成更多的星形胶质细胞。照片来源：金泽大学
金泽大学的研究小组表明，神经干细胞在大脑皮层中分化成两种类型细胞的开关基于 FGF 信号通路。更具体地说，研究发现：
- 在大脑皮层引入成纤维细胞生长因子（FGF）增强了 FGF 信号传导，导致本该成为神经元的细胞分化为星形胶质细胞。
- 另一方面，抑制 FGF 信号导致本该成为星形胶质细胞的细胞分化为神经元（图3）。
因此，这项研究提示了在胎儿大脑发育过程中决定神经元和星形胶质细胞正确数目的一个重要机制。
左上角的图表明激活 FGF 信号会导致产生的神经元更少，但形成的星形胶质细胞更多（右上角）。另一方面，当 FGF 信号被抑制时，会产生更多的神经元（左下方），而星形胶质细胞的形成变少（右下方）。图源：金泽大学
研究小组发现了在大脑皮层发育过程中，决定神经干细胞分化为神经元还是星形细胞的开关，这个开关涉及到 FGF 信号通路。
这项发现对于理解神经细胞和星形胶质细胞数量不平衡引起的大脑疾病有帮助。通过确定哪些疾病是基于异常的 FGF 信号，我们可以对这些疾病有更深的病理学理解。
参考资料：
Tung Anh Dinh Duong et al, FGF signaling directs the cell fate switch from neurons to astrocytes in the developing mouse cerebral cortex， The Journal of Neuroscience (2019). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2195-18.2019
作者信息
来源：金泽大学
编译作者：coco（brainnews 创作团队）
校审：Simon （brainnews 编辑部）
题图：bioind.com
