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香港中文大學（中大）生命科學學院的研究團隊最近發現名為SOX9的蛋白質是維持腦脊液的成分正常的關鍵，是科學界首次掌握調節血腦脊液屏障功能的分子機制。有關發現已在著名科學期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）中發表，為研發針對各種腦神經疾病的新療法奠定了基礎。

血腦脊液屏障功能失調常見於各種神經疾病

腦脊液存在於大腦和脊髓神經系統，這種透明液體不但作為緩衝層保護大腦和脊髓，亦為神經系統提供營養及清除大腦代謝廢物。腦脊液是由血液經過一個名為脈絡叢的組織過濾而成。脈絡叢由大量血管及上皮細胞組成，而上皮細胞之間的緊密連接結構形成濾網般的屏障，阻止血液中對腦部有害的物質滲入腦脊液，達致保護腦部及神經系統的功能。

不同研究證實，脈絡叢異常可引發多種神經系統疾病，例如自閉症及阿茲海默症等。每一千名新生嬰兒中有一人腦內積聚過多腦脊液而出現先天性腦積水，這亦可能與脈絡叢異常有關。最近一些研究亦發現新型冠狀病毒會感染脈絡叢，損害其屏障功能而引起神經系統併發症。儘管脈絡叢對腦部發育及運作有著關鍵作用，但脈絡叢如何調控其血腦脊液屏障功能仍是未解之謎。

研究發現轉錄因子SOX9可阻止有害物質從血液進入腦脊液

由中大生命科學學院副教授關健明教授領導的研究團隊，一直專注研究小腦神經細胞發展的基因調控。在進行實驗時，他們發現每當抽走實驗小鼠體內一種能調控基因轉錄的蛋白質SOX9後，小鼠大多會出現腦積水，這情況引起了他們的關注。經深入研究後，團隊發現失去SOX9的脈絡叢，其穿透性變得異常地高，失去作為屏障的功能。

研究人員在小鼠血液中注入不同分子大小的顯影劑，在正常情況下這些分子應被排除在大腦外，但在缺乏SOX9的情況下，顯影劑很容易便穿過脈絡叢進入腦脊液，並積聚在腦神經組織；同時，血液中蛋白質的滲入令腦脊液蛋白質水平大幅上升，此現象常見於腦積水患者。腦脊液成分的改變損害了小鼠腦部的正常發育。

透過核糖核酸測序，研究人員進一步揭示SOX9 的作用是在脈絡叢上皮細胞中合成第九型膠原蛋白。透過基因敲落技術，他們發現缺乏第九型膠原蛋白小鼠的血腦脊液屏障表現與SOX9基因變異小鼠的缺陷非常相似，證明它在維持血腦脊液屏障的完整性，擔當重要角色。此外，研究團隊發現缺乏第九型膠原蛋白會顯著地干擾維持上皮細胞緊密連接結構所需的極化微管動力學，就像一個破損的濾網，最終導致脈絡叢未能過濾血液及限制蛋白質或其它物質進入中樞神經系統，影響腦部發育及運作。

關教授解釋：「血腦脊液屏障失效可引起先天性腦積水或自閉症譜系障礙等神經發育疾病。要防止屏障受破壞以及尋找方法修復滲漏的屏障，我們必須先了解調節血腦脊液屏障功能的機制。是次研究結果是科學界首次發現控制脈絡叢上皮細胞滲透度的分子機制。透過干預血腦脊液屏障功能或調整腦脊液成分的治療方案，是目前治療神經系統疾病的嶄新方向。我們正以此研究發現作為基礎，嘗試借助脈絡叢功能來調節腦脊液的分泌，從而減輕與腦脊液相關疾病的徵狀。」

是次研究由關健明教授領導，其他合作成員包括中大生命科學學院姜里文教授、倪世明教授及許浩霖教授，並獲得大學教育資助委員會研究資助局優配研究金、協作研究金、卓越學科領域計劃，以及中大細胞及發育生物學研究中心和農業生物技術國家重點實驗室的支持。

論文全文請參閱﹕https://www.pnas.org/content/118/6/e2009568118    

關健明教授簡歷

關健明教授現為中大理學院副院長（教育）、自然科學課程主任及生命科學學院副教授。他於香港大學取得學士及博士學位，並於美國德州大學安德森癌症中心擔任博士後研究員。關教授於2006年加入中大，一直致力研究小腦神經細胞發展的基因調控，及其與神經幹細胞再生和神經細胞運作的關係。他於2008年獲頒中大青年學者研究成就獎，並分別於2009及2013年獲得中大理學院傑出教學獎。