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中樞神經再生露曙光,人工合成八醣體可修復脊髓神經元

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(照片為科技部自然司郭箐副司長(左2)、中研院基因體中心洪上程主任(左3)、名古屋大學醫學院門松健治院長(左4)、鳥取大學田村純一教授(左6)於記者會現場合影。 科技部提供)

科技

晶新聞 編輯室 綜合報導

2019-0508

科技部發布訊息,在科技部與中央研院院的長期支持下,中央研究院基因體研究中心洪上程主任與日本名古屋大學醫學院門松健治院長的最新跨國研究發現,人工合成的「硫酸乙醯肝素(HS)」八醣體可讓受損的中樞神經元成功啟動修補機制。論文已於5月7日刊登於國際期刊《自然-化學生物學》(Nature Chemical Biology)。

中樞神經受損造成的傷害往往難以修復,如車禍或工害造成的癱瘓。人的周圍神經系統(PNS,如運動神經和感覺神經)在受傷之後,通常可慢慢修復。但是,中樞神經系統(CNS,如脊髓神經)的修復仍相當棘手,也是目前醫學研究尚待解決的問題。  

研究指出,當中樞神經受到重大的外力打擊時,人體會分泌硫酸軟骨素(Chondroitin Sulfate, CS)聚集於受傷的神經軸突(Axon),並和受體PTPRσ結合,經催化作用去除細胞質內Cortactin蛋白的磷酸根,進而導致神經軸突末端產生球狀凸起物(dystrophic endballs),遏制軸突繼續生長,終止神經修復。因此,中樞神經修復的關鍵為抑制去磷酸根作用。

因此,為了一探HS分子如何與受體PTPRσ作用,以及是否能修復中樞神經元受損的軸突部位,他實驗室的蔡政芳博士和郭彥均博士歷經多年時間,開發新的合成途徑,成功地製備十六種不同硫酸根的HS八醣體分子,同樣熟稔含硫酸根之醣分子研究的日本鳥取大學田村純一教授帶領的團隊則負責合成CS化合物。

洪上程博士解釋, HS八醣體具有較多硫酸根數量時,能取代CS醣分子並與PTPRσ結合,並將幾個PTPRσ結合在形成低聚物(Oligomer),進而抑制Cortactin蛋白的去磷酸根化反應,讓軸突可以繼續生長。

研究發現提供了一個以分子修補神經元的契機,HS 或是 PTPRσ抑制劑,都可能是未來關鍵的研發目標。研究團隊表示,醣分子的合成向來具高難度,這類結構複雜之HS寡醣分子的製備更不容易。例如合成不同硫酸根的HS化合物,需要50多個步驟,未來將朝簡化製程、提升效率繼續研發。

論文名稱:〈Glycan sulfation patterns define autophagy flux at axon tip via PTPRσ-cortactin axis〉(https://www.nature.com/articles/s41589-019-0274-x)

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