神經(jīng)元的軸突需要精確連接到靶位點(diǎn)形成突觸，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。軸突如何高效、準(zhǔn)確地定位靶細(xì)胞從而形成突觸始終是神經(jīng)科學(xué)的研究重點(diǎn)。近期，中國(guó)科學(xué)院物理研究所和浙江大學(xué)的科研人員，通過(guò)構(gòu)建體外準(zhǔn)三維模型模擬體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)傳遞的力學(xué)信號(hào)可以精確地引導(dǎo)神經(jīng)元遷移和軸突延伸。研究成果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊上，標(biāo)題為“Fibrous Viscoelastic Extracellular Matrix Assists Precise Neuronal Connectivity”。

研究團(tuán)隊(duì)以Ⅰ型膠原蛋白為材料構(gòu)建體外準(zhǔn)三維模型，同時(shí)結(jié)合新開(kāi)發(fā)的無(wú)標(biāo)記牽引力顯微技術(shù)，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元可以遠(yuǎn)距離地相互感知，并通過(guò)ECM傳導(dǎo)的力學(xué)信號(hào)引導(dǎo)神經(jīng)突觸的相向延伸和神經(jīng)元的相向遷移，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元細(xì)胞間的精準(zhǔn)對(duì)接。研究人員通過(guò)顯微操作系統(tǒng)控制微針，對(duì)細(xì)胞附近的ECM直接施加力學(xué)刺激，用于模擬臨近細(xì)胞的牽引力，結(jié)果顯示神經(jīng)元能夠響應(yīng)外部力學(xué)信號(hào)，向著信號(hào)源方向伸長(zhǎng)和遷移。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元對(duì)力學(xué)信號(hào)的響應(yīng)依賴于膜上力學(xué)敏感通道蛋白的激活以及胞內(nèi)鈣信號(hào)濃度升高。

該研究為突觸發(fā)育的研究帶來(lái)新思路，并為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域生物材料的構(gòu)建提供參考。

注：此研究成果摘自《Advanced Functional Materials》雜志，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)和立場(chǎng)，僅供參考。