中国神经科学年重大进展盘点解读

年，中国神经科学学会本着公平、公正、公开的原则，评选出年度“中国神经科学重大进展”，我们一起盘点下今年的重大科研成果。素材来源：中科院神经所、北京大学、和元生物。

获奖名单： 　　为了探索内皮顶端细胞路径选择的细胞分子机制，研究人员首先借助钙离子成像技术进行在体长时程成像，以实时观察幼年斑马鱼脑部内皮顶端细胞在发育过程中的细胞形态和钙离子活动的动态变化，结果发现，内皮顶端细胞不断地伸出动态性很强的亚细胞分支，发生缩回的分支被淘汰直至完全消失，而发生伸长的分支被稳定下来，进而决定了内皮顶端细胞的生长方向。有趣的是，研究人员发现脑血管内皮顶端细胞的分支上呈现不同频率的局部自发钙离子活动。其中，高频钙离子活动与顶端细胞分支的收缩密切相关，而低频钙离子活动则与分支的伸长相关。进一步地，研究人员通过阻断或诱导局部钙离子活动，证明了高、低频钙离子活动分别决定了顶端细胞分支收缩和伸长的命运。研究人员进而对局部钙活动的来源进行探究，发现机械敏感性阳离子通道Piezo1介导了顶端细胞局部钙活动的产生和相应分支的生长命运;敲除piezo1可导致斑马鱼大脑血管顶端细胞分支上钙活动的减少、顶端细胞路径选择缺陷和大脑三维血管网络发育异常。最后，研究人员发现钙激活的蛋白水解酶Calpain和一氧化氮合成酶(NOS)信号通路分别介导了Piezo1-钙离子活动诱发的顶端细胞分支的收缩或伸长的命运。该工作首次阐明了大脑三维血管发育过程中机械敏感通道Piezo1及其下游的钙离子活动对内皮顶端细胞的路径选择的重要作用。

图注：（左边）幼年斑马鱼大脑三维血管网络的共聚焦显微成像图片：红色显示脑血管网络。箭头指示内皮顶端细胞。（右边）内皮顶端细胞的路径选择机制模式图：机械敏感钙离子通道Piezo1介导的高频和低频的亚细胞钙离子活性分别通过蛋白酶Calpain或一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOS)控制内皮顶端细胞分支的收缩或伸长，从而决定内皮顶端细胞的路径选择以及三维脑血管网络的模式。

图片来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）

这项工作是在杜久林研究员指导下，主要由博士研究生刘亭亭完成，杜旭飞博士、张白冰博士、訾化星、严勇、尹江安博士、侯晗博士、顾珊烨博士、陈奇博士也做出了重要的贡献。该工作得到中科院和上海市的资助。

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