北京時間10月24日消息 據科學日報報道,近日科學家們發明了一種將人體皮膚細胞直接轉化為受到亨廷頓氏舞蹈癥——一種致命的遺傳性神經退行性疾病——影響的特定大腦細胞類型的新方法。與將一種細胞類型轉化為另一種的其它技術有所不同,這一最新方法并不會經歷干細胞階段,從而避免了產生多個細胞類型,研究人員這樣解釋道。
生物學助理教授安德魯?柳、高級研究員米歇爾?雷齊納、神經科學研究生馬瑟斯?維克托
美國圣路易斯華盛頓大學醫學院的研究人員展示了這些轉化細胞在注射入老鼠大腦后至少存活了6個月,且行為特征與大腦里的初始細胞非常相似。“這些植入細胞不僅存活在老鼠大腦里,還展示出與初始細胞相似的功能特性。”研究高級作者發展生物學助理教授安德魯?柳(Andrew S. Yoo)博士這樣說道。“眾所周知,這些細胞可以延伸至特定大腦區域。我們發現人體移植細胞與老鼠大腦里這些目標相連,這便是這項研究的里程碑式的成就。”這項研究被發表在10月22日的期刊《神經元》上。
科研究人員產生了一種名為中等棘神經元的特定大腦細胞類型,它對控制運動至關重要。這類細胞是受亨廷頓氏舞蹈癥影響的主要細胞,這種遺傳性基因紊亂疾病會引起不自主的肌肉移動和認知能力下降,常發病于中年期。亨廷頓氏舞蹈癥患者在首次出現癥狀后大約還能繼續活20年,但病情會日益加重。
這項研究所使用的是人類皮膚細胞,而非常研究的老鼠細胞或者發展早期的人類細胞。至于潛在的未來療法,轉化成年人體細胞的能力展示了使用病人自身皮膚細胞的可能性,這比較容易獲得,也不會得到免疫系統的排斥。
為了重新編碼這些細胞,柳和同事將皮膚細胞放在一個模擬大腦細胞的環境里。基于過去的研究他們知道暴露在兩個小型RNA分子可以將皮膚細胞轉化為不同類型的神經元混合物。
在皮膚細胞里,如何變成大腦細胞或者任何類型的細胞的DNA指令都完好保存未被使用。在發表在期刊《自然》上的先前研究里,柳和他的同事展示了暴露在兩個名為miR-9 和miR-124的microRNAs會改變指導包裝DNA的方法。盡管研究人員仍在逐步揭開這一復雜過程的細節,這些microRNAs似乎打開了對大腦細胞至關重要的DNA片段,使得指導神經元發育和功能的基因可以表達。
在了解暴露在microRNAs下會改變細胞類型以形成神經元混合物之后,研究人員開始精細的調節化學信號,將細胞暴露在名為轉錄因子的額外分子里,科學家們知道轉錄因子存在于中等棘神經元普遍存在的大腦區域里。
“我們認為microRNAs肩負著重擔,”研究合作作者、神經科學研究生馬瑟斯?維克托(Matheus B. Victor)這樣說道。“它們在為皮膚細胞變為神經元做準備。我們添加的轉錄因子會指導皮膚細胞變成特定的子類型,在這項研究里就是中等棘神經元。我們認為我們可以通過使用不同的轉錄因子,產生不同類型的神經元。”
柳還解釋了microRNAs,而非轉錄因子,才是將人體皮膚細胞直接重新編程轉化為神經元的重要組成部分。他的研究小組,包括合作第一作者高級研究員米歇爾?雷齊納(Michelle C. Richner),展示了細胞只暴露在轉錄因子下是無法成功轉化為神經元。
研究人員進行了大量的測試以展示這些最新轉化的大腦細胞的確和原始中等棘神經元一樣,且特性也相似。轉化的細胞會表達原始中等棘神經元特有的基因,但不會表達其它類型神經元的基因。當植入老鼠大腦里,轉化的細胞展示出與原始神經元相似的形態學和功能學特性。
為了研究與疾病相關的細胞特性,科研人員現在正從亨廷頓氏舞蹈癥患者身體里提取皮膚細胞并利用最新的方法將它們重新編程轉化為中等棘神經元。他們還計算將健康的重新編程的人體細胞注入具有亨廷頓氏舞蹈癥模型的老鼠身上以調查這對癥狀是否會產生任何影響。
研究人員在小鼠身上發現了一組能在跑步后提升耐力的神經元。他們推測人體內也存在類似神經元,未來可通過藥物或其他療法靶向作用,增強運動帶來的效果。相關論文近日發表于《神經元》。幾十年來,人們已經知道,大腦......
腦細胞如何決定何時“吞入”外界物質,一直是神經科學的重要問題。美國賓夕法尼亞州立大學研究團隊最新發現,神經元表面下方一種名為膜相關周期性骨架(MPS)的晶格狀結構,可能充當內吞作用的關鍵“守門人”,通......
瑞士洛桑聯邦理工學院腦心智研究所科學家在10日出版的《神經元》雜志上發表論文指出:通過重編程與記憶相關的特定神經元,可有效恢復多種疾病模型小鼠的記憶功能。團隊將目光投向一類特殊的神經元——“記憶印痕細......
美國艾倫研究所和霍華德·休斯醫學研究所科學家通過蛋白質工程技術,改造出一種特殊蛋白,名為iGluSnFR4,這是一種分子級“谷氨酸指示器”,可用于實時觀察大腦中神經元的交流過程。這一成果有助破譯大腦隱......
17世紀法國哲學家、數學家布萊茲·帕斯卡爾曾言:“人是一根會思考的蘆葦。”人的全部尊嚴,便在于思想。然而,當ChatGPT能一秒鐘生成一篇論文,當Claude能瞬間梳理出復雜的邏輯脈絡,一個疑問開始出......
芬蘭東芬蘭大學與庫奧皮奧大學醫院聯合開展的兩項新研究顯示,青少年的運動習慣以及電子屏幕的使用方式等因素會顯著影響其大腦功能和心理健康。相關研究成果已相繼發表于國際學術期刊《神經科學前沿》和《神經科學》......
運動學習是指通過反復練習和經驗積累,個體逐漸掌握、優化和鞏固運動技能的過程。突觸強化是記憶和技能形成的基本過程,而大腦必須要有能力防止這些突觸在強化后出現不適當的突觸去強化,以確保新獲得的技能得以保留......
一項針對多國舞者、音樂家、藝術家和電子游戲玩家的新研究發現,從事創造性活動能顯著增強大腦中最易衰老區域的功能連接,從而延緩大腦衰老。相關論文近日刊發在英國《自然-通訊》雜志上。先前已有研究表明,創造性......
在禁食或低血糖等壓力情況下,腦部能調控葡萄糖釋放,但這種調控作用在日常生活中卻鮮少被關注。據最新一期《分子代謝》雜志報道,美國密歇根大學的一項新研究表明,下丘腦的一類特定神經元能幫助大腦在日常情況下維......
8月14日發表于《細胞》的一項研究顯示,一種大腦植入物可以解碼人的內心獨白,但只有當用戶想起預設密碼時,該設備才能工作。這種“讀心”裝置,即腦機接口(BCI),能準確破譯高達74%的想象句子。然而,只......