2023年6月2日，南湖实验室和国家生物医学分析中心合作在国际顶级学术杂志Science上在线发表了题为Rhythmic Cilia Changes Support SCN Neuron Coherence in Circadian Clock的研究论文。该研究发现大脑视交叉上核(SCN)神经元的初级纤毛是调控机体节律的细胞器，揭示出“有形”生物钟的存在及其节律调控机制。此项科学突破不仅加深了对生物钟本质的认识，也为节律紊乱相关疾病的治疗开辟了全新途径。

生物钟的准确性和稳定性与健康息息相关，一旦被打乱，可引起睡眠障碍、免疫力下降、代谢紊乱、精神抑郁，严重时会导致糖尿病、肿瘤等重大疾病的发生。大脑的视交叉上核（SCN）是生物钟的指挥中枢，可以接受来自眼睛的光照信息，通过神经投射和递质分泌的方式，协调外周器官的生物钟，调控多种生理功能，包括运动、饮食、体温、血压、免疫力等。

李慧艳研究团队长期从事纤毛细胞器的研究，揭示了纤毛异常与疾病发生的系列重要规律。一次意外的科学探索，研究人员发现大脑的SCN区神经元长有大量的初级纤毛。在此项研究中，通过对脑切片纤毛结构的连续观察，团队人员惊奇地发现纤毛节律性变化的特殊现象，并历经数年探索揭示了纤毛具有调节节律的功能。进一步在倒时差动物模型中发现，野生型小鼠需要7～9天才能适应新的时间周期，而SCN纤毛特异缺陷小鼠仅需1～2天就适应了新的时间周期。因此，纤毛缺陷可以加速机体的倒时差适应过程。

研究者进一步发现纤毛是能够直接调控SCN区域神经元同频共振的细胞器，通过它可实现对机体生物钟的精准调控。纤毛特异缺陷小鼠SCN神经元间的通讯能力大为减弱，不能实现同频共振，同时失去了对外界温度的抵抗能力，因此，初级纤毛能够调控SCN区域神经元的通讯过程。更深入的机制研究发现，SCN初级纤毛的节律性变化驱动了Hedgehog通路的节律性激活，进而调控多个核心生物钟基因以及神经递质等的振荡性变化。基于这一原创发现，研究人员还筛选出一个小分子药物Vismodegib，作为Hedgehog通路抑制剂，机体注射Vismodegib后倒时差能力得到明显改善（1～2天）。此次纤毛调控节律的重要发现，为节律调控新药研发开辟了全新路径，使机体对各种复杂环境的快速应对、快速适应成为可能。

李慧艳研究员为论文“首要通讯作者”，张学敏院士为论文共同通讯作者，涂海情（副研究员）、李森（博士研究生）、许钰铃（博士研究生）、张宇程（博士后）为文章的共同第一作者。

（来源：嘉兴市科技局）