弗朗西斯·克里克研究所和伦敦国王学院的研究人员表明，神经细胞的长度与其功能密切相关。他们的准确模型允许研究这些细胞中的结构和功能过程，为神经系统疾病提供重要的见解。
脊髓中的运动神经元是几种神经系统疾病的靶点，例如肌萎缩侧索硬化症 (ALS)。由于极长的轴突，从细胞延伸出来的纤细纤维，它们的长度可达 1m。先前已经观察到疾病的早期迹象首先出现在轴突的末端，并且较长的轴突在较短的轴突之前显示出功能障碍的迹象。因此，研究长轴突可以更好地了解一些神经系统疾病。然而，迄今为止，实验室中的研究使用的细胞比我们体内的细胞要短得多。
在发表于Advanced Healthcare Materials(2 月 3 日，星期四)的研究中，科学家们开发了一个生物工程平台，使他们能够在不改变其他有意义的特征的情况下，培养具有特定轴突长度的人类运动神经元，从数百微米到 1 厘米及以上.
Andrea Serio 博士是克里克大学神经回路生物工程和疾病建模实验室的主要作者和组长，也是国王学院神经组织工程讲师，他说：“能够以可控的方式将人类运动神经元长到 1 厘米甚至更远，提供了一个比仅使用几毫米甚至几百微米长的细胞更好的模型。从根本上说，我们想要解决的一个简单问题是，“它们得到多长时间有关系吗?”
“答案是肯定的。这是第一次证明神经元的长度与其功能密切相关。我们将继续开发我们的平台，希望将这些细胞长到更长的长度，即更能代表它们在身体中的大小。”
使用他们的新平台，包括在微制造基板上生长神经元，研究人员能够决定将这些细胞生长到什么长度。
他们比较了不同长度的运动神经元，从 2 毫米到 1 厘米。在超过 5 毫米长的细胞中，它们维持细胞活性、稳定性和新陈代谢的方式发生了显着变化。例如，在这个长度之上，神经元有更多的线粒体，它们也更有可能留在同一位置而不是四处移动。在较长神经元的某些部分，更多的这些细胞器是圆形的，而不是细长的。
Cathleen Hagemann，第一作者和博士。Crick and King's 神经回路生物工程和疾病建模实验室的学生说：“我们的研究开始回答神经元形状是否重要以及细胞功能是否适应它的问题。迄今为止的结果支持这一假设。有一个大约 5 毫米的阈值长度，超过该长度，细胞中的一些关键生物过程会发生变化或适应。”
安德里亚补充说：“最有趣的发现之一是神经元需要达到的‘阈值长度’的想法，本质上，在它们的新陈代谢和某些机制中切换齿轮。如果你将细胞与城市进行比较，你会期望一个设计良好的小城市，其基础设施与大城市有很大不同，例如，运输方式和需要多少能源。一旦达到一定规模，基础设施和服务就会发生变化以适应新的挑战。
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