癱瘓者的福音！人工合成八醣體，促使脊髓神經軸突再生

周圍神經軸突再生

在同學坐下時將椅子移開、站立時直接彎腰搬重物，這些動作看似無關緊要，其實非同小可，很容易傷到脊髓神經。更嚴重的是，脊髓神經受損後無法修復，一旦造成傷害，可能半身不遂。好消息是，中研院基因體研究中心主任洪上程與日本名古屋大學合作，近日發現：人工合成的「硫酸乙醯肝素」八醣體，能讓小鼠受損的脊髓神經軸突再生，或許在未來某一天，可以成功修復人類受損的脊髓神經。

人類的神經系統與神經元細胞

人類的神經系統分成兩個部分：包含腦和脊髓的中樞神經，以及遍布全身的周圍神經。

圖片來源│iStock 圖說設計│黃曉君、林洵安

但不管哪個部位的神經，基本單位都是神經元細胞。所有的神經元都有三個基本構造：細胞核所在的細胞體，負責接收訊息的樹狀突起─樹突，還有將神經訊息向外傳送、一條細長管狀突起─軸突。

神經元細胞傳送訊息的方法是：細胞體的神經衝動，先由軸突傳到末端的突觸，再由下一個神經元細胞的樹突接收、軸突傳出，就這樣一個傳一個，宛如接力賽般把訊息傳出去，直到目的部位。

第一個神經元細胞將神經衝動傳到軸突末端的突觸，然後釋放神經傳導物質到下一個神經元細胞的樹突突觸，藉此將神經衝動傳給下一個神經元……就這樣把訊息接力傳到目的地。神經元軸突長度相差很大，有的僅分布在細胞周圍；有的很長，像是成人的坐骨神經，長度能超過1.5公尺。圖片來源│iStock 圖說設計│黃曉君、林洵安

反過來說，如果軸突受損、斷裂，無法再生，就會阻斷神經訊息傳遞，嚴重將導致癱瘓。洪上程、門松健治跨國團隊的研究故事，就從這裡開始……

軸突再生的關鍵：蛋白質 Cortactin

由洪上程、門松健治組成的跨國研究團隊發布、刊登於國際期刊《自然－化學生物學》（Nature Chemical Biology）的研究論文中，日本團隊從小鼠身上取得的背根神經節作為研究材料，背根神經節屬於上述的周圍神經。

結果發現：當神經元的軸突受損或斷裂時，軸突末端會形成球狀凸起物，以避免神經元細胞質持續流失，但在此同時，也阻礙了軸突生長，導致軸突受傷後無法修復。

所幸，日本研究團隊又發現：神經元軸突能否再生，關鍵在細胞內一種名為 Cortactin 的蛋白質。當 Cortactin 被磷酸根化，就會促使細胞進行自噬作用，讓軸突末端的球狀凸起物分解。如此一來，斷裂的軸突就可以重新生長、產生連結。

當 Cortactin 被磷酸根化，就會促使軸突末端的球狀凸起物分解，讓斷裂的軸突可以重新生長。資料來源│洪上程圖說重製｜黃曉君、林洵安

可惜的是，在神經元軸突受損的情況下，Cortactin 是沒有被磷酸根化、沒有活性的狀態。

洪上程指出，原因在於細胞內還有硫酸軟骨素（Chondroitin Sulfate，以下簡稱 CS）和磷酸根移除酶（Protein Tyrosine Phosphatase Receptor σ，以下簡稱 PTPRσ）。

CS 分子會在受傷的神經軸突附近聚集，並和神經元細胞表面的 PTPRσ 結合，使它活化。一旦 PTPRσ 被活化，會移除 Cortactin 的磷酸根。沒有磷酸根、沒有活性的 Cortactin 就無法促成細胞進行自噬作用，受損的軸突就無法修復。

第一個新發現： CS 分子結合受器 PTPRσ，會移除 Cortactin 的磷酸根，阻礙神經元軸突再生。資料來源｜洪上程圖說重製｜黃曉君、林洵安

人工合成八醣體，促成神經元軸突再生

好消息是，洪上程發現，阻礙軸突修復的 CS 分子，跟他實驗室合成的八醣體─硫酸乙醯肝素（Heparan Sulfate, 以下簡稱 HS) 同屬 Glycosaminoglycans 家族，結構都含有多個硫酸根。

洪上程便將自己實驗室合成的十六種 HS 八醣分子，提供給門松健治團隊，讓 HS 分子跟受損的神經元作用，期待 HS 分子可以取代 CS 分子，並與 PTPRσ 結合後，不會移除 Cortactin 的磷酸根。

結果顯示：在成鼠受損神經元，施以大量 HS 分子之後，神經元果然開始重生。