第 599 期

研究發展
利用轉殖基因鼠模式研究人類纖維母細胞第一型（FGF1）啟動子於腦內之調控
Human FGF1 promoter is active in ependymal cells and dopaminergic neurons in the brains of F1B-GFP transgenic mice

人類纖維母細胞第一型（FGF1）參與多項重要的生物功能，包含傷口癒合、食慾調控、血管新生、神經新生及保護神經細胞之功能。由於FGF1基因剔除鼠並沒有表現出任何的性狀，以致增加研究此基因調控之困難度。本院細胞及系統醫學研究所邱英明特聘研究員及其研究團隊，利用轉殖基因鼠模式成功將人類FGF1啟動子（FGF1B）送入小鼠體內，建立F1B-GFP轉殖基因鼠。並藉由追蹤此轉殖基因鼠之報導基因-綠色螢光蛋白（GFP）於腦內的表現位置及細胞，瞭解人類FGF1的調控。實驗結果發現室管膜細胞（ependymal cells）或神經細胞可活化人類FGF1B。進一步的研究結果更指出，有一部分的綠色螢光細胞（F1B-GFP+ cells）為多巴胺神經細胞（dopaminergic neurons），並且表現在重要腦區，例如：下視丘（hypothalamus）、中腦腹側被蓋區（ventral tegmental area）與縫核（raphe nuclei）。研究結果首次證實室管膜細胞和巴胺神經細胞可調控人類FGF1B的活化。此研究成果已發表於3月份國際期刊Developmental Neurobiology，且圖片獲選為當期期刊封面。研究成員陳玫束研究助理亦獲本院2015年NHRI Research Day優秀研究助理殊榮。

已有實驗結果發現FGF1可在中樞神經系統或周邊神經系統受傷時，提供保護神經細胞的功能。臨床與基礎研究亦證實FGF1與神經退化性疾病，如阿茲海默症和帕金氏症有關；然而，FGF1在人體內之活化及表現目前仍不清楚，為克服此研究上的困境，研究團隊建立F1B-GFP轉殖基因鼠品系。此品系小鼠藉由人類FGF1B調控綠色螢光蛋白（報導基因）之表現，以利觀察FGF1於體內的調控機制。研究團隊首先觀察到綠色螢光細胞表現在成鼠的腦腔室系統（ventricular system），利用專一性標記抗體，證實有一族群之綠色螢光細胞為室管膜細胞，且分布在整個腦腔室系統中（圖一）。過去的研究結果指出FGF1表現在神經細胞中且扮演保護神經細胞之角色。研究團隊的實驗結果亦證實有第二族群的綠色螢光細胞，且此群細胞為神經細胞（圖二）。由於此群綠色螢光細胞廣泛分布在小鼠腦內，且神經細胞絲在不同腦區朝著專一的方向延伸，因此研究團隊推論FGF1參與多項神經細胞之調控及功能。



已知FGF1在神經細胞受損過程中能藉由提高多巴胺（dopamine）濃度以保護神經細胞，且提高多巴胺神經細胞的修復率。藉由連續切片及染色觀察的結果，研究團隊發現綠色螢光細胞中有部分細胞屬於巴胺神經細胞（圖三）。重要的是研究團隊發現此群細胞分布在許多的多巴胺神經細胞群落表現的腦區，而綠色螢光細胞表現在這些腦區，則暗示可能FGF1與食慾調控、藥物成癮及神經退化性疾病有關。因此研究團隊所建立的F1B-GFP轉殖基因鼠，不僅提供FGF1之體內觀察及研究，更可作為研究FGF1與人類退化性疾病的重要動物模式。


《文/圖：細胞及系統醫學研究所陳玫束研究助理、邱英明特聘研究員》