发现触发神经系统形成的基因

胚胎神经系统无需特定信号即可自行形成的假说尚未得到证实。日本研究人员发现了一种可触发生殖细胞转化为神经细胞的基因。

在胚胎发育过程中，一个重要的阶段是形成三个胚层。大多数多细胞生物在某个阶段，胚胎的主体都具有三层结构，而每一层——外胚层、中胚层和内胚层——都是一整组组织的前身。因此，外胚层的衍生物将在未来的生物体中发挥外皮和感觉功能，也就是说，胚胎的外胚层会发育出整个神经系统。

基于神经组织形成研究的结果，人们创建了一个独特的模型，认为神经组织在胚胎中以被动方式形成。换句话说，当其他发育途径已经耗尽，不再需要形成各种外皮组织时，就轮到神经组织形成了。这意味着没有特定的主动信号来启动这一过程：外胚层细胞含有几种抑制神经组织发育的抑制蛋白。当其他所有细胞都形成后，这些抑制蛋白（形象地说）就会放开控制，神经组织的产生就开始了。

日本理化学研究所（RIKEN）发育生物学中心的研究人员成功挑战了神经组织被动发育的模型。由笹井芳树（Yoshiki Sasai）领导的研究小组研究了小鼠胚胎神经组织前体细胞转化过程中的基因活性。他们发现，Zfp521基因的产物能够激活参与神经组织形成过程的其他基因，即使在这些基因通常抑制的蛋白质存在的情况下也是如此。

在研究小鼠胚胎时，研究人员发现Zfp521蛋白在胚胎中的定位及其活性时间与外胚层转化为神经组织的起始位置相关。如果在小鼠胚胎发育早期注射Zfp521蛋白基因关闭的神经元前体细胞，这些细胞将无法融入胚胎发育中的神经系统。随后的分子遗传学分析表明，该基因能够刺激外胚层转化为神经外胚层，进而从神经外胚层获得神经元的直接前体细胞。日本研究人员的这项研究已发表在《自然》杂志上。

因此，神经组织并非被动地、“自行”形成，而是在特定的主动调节器的影响下形成的，这种调节器会启动神经组织的形成。如果能够证明人类神经组织的形成方式与神经组织完全相同，那么阐明这一机制对医学来说可能具有极其重要的意义。