焦建偉團隊揭示神經細胞調控血腦屏障建立的關鍵機製

血腦屏障是分隔血液循環與中樞神經係統的核心功能界麵,其精密的結構與功能是維持大腦穩態的基石。血腦屏障的發育異常與多種重大神經係統疾病密切相關,然而,人類血腦屏障在胚胎期如何建立、其核心調控細胞與分子機製是什麼,這些基本科學問題長期以來亟待解答。

2026年3月23日,必威精装版app西汉姆联 焦建偉團隊在Cell Stem Cell期刊在線發表題為Decoding the spatiotemporal development of blood-brain barrier in human cortex 的研究論文。該研究首次係統解析了人類胚胎期血腦屏障的完整發育過程,並突破性地揭示了神經前體細胞與神經元作為核心調控者,通過兩條獨立的信號通路分別驅動腦內皮細胞功能特化與壁細胞增殖,從而協同調控血腦屏障建立的全新機製。這一發現為理解血腦屏障發育生物學及開發相關疾病治療策略提供了全新的理論框架。

為解析人血腦屏障的動態發育過程,研究團隊整合單細胞轉錄組與空間轉錄組技術,對妊娠6至21周的人胚胎腦組織進行了係統分析。研究首次明確了人腦內皮細胞的血腦屏障關鍵特征在妊娠第8周開始啟動,為後續機製探索確定了關鍵時間窗口。

該研究的核心突破在於闡明了神經細胞不可替代的調控作用。團隊發現,在發育關鍵期,神經前體細胞和神經元與腦內皮細胞空間毗鄰,構成了其功能特化的核心微環境。通過深入機製解析,研究首次鑒定出一條不依賴於經典Wnt信號的全新通路:神經細胞通過其表麵分子CDH2,與內皮細胞的CDH2直接互作,從而特異性激活內皮細胞內的β-catenin信號,驅動血腦屏障核心功能蛋白的表達。這一發現突破了領域內對血腦屏障調控機製的固有認知。

同時,研究還首次揭示了神經前體細胞對血腦屏障另一核心組分——壁細胞的調控機製。研究發現神經前體細胞通過分泌PDGFD,激活壁細胞表麵的PDGFRB受體,直接促進後者的增殖,從而為血腦屏障結構的成熟與穩定提供了必要支撐。

此外,研究通過跨物種比較,揭示了人與小鼠血腦屏障發育過程的整體保守性,並鑒定出組蛋白變體H2A.Z.1在該過程中的關鍵作用,為利用模式動物進行後續轉化研究提供了重要依據。

綜上所述,該研究係統闡明了人類血腦屏障的發育過程,並創新性地提出了神經細胞通過“雙通路協同”模式主導其建立的核心理論。這項工作不僅填補了領域內的重要知識空白,也為未來靶向血腦屏障治療卒中、阿爾茨海默病等重大腦疾病,以及優化腦部藥物遞送策略,開辟了全新的研究方向。

必威精装版app西汉姆联 焦建偉研究員、廣州國家實驗室董驥研究員、中國醫學科學院基礎醫學研究所李妍昕研究員(原焦建偉課題組博士後)為該研究的通訊作者。鄭州大學醫學前沿交叉學院與第五附屬醫院特聘教授李忠秋(原焦建偉課題組博士後)、李妍昕研究員、董驥課題組博士研究生何梓卿為該研究的共同第一作者。研究獲得了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。

  https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.02.010

(示意圖:神經細胞調控BBB發育的關鍵機製)

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