用人体细胞制成的微型生物机器人无需修改DNA就能促进神经元生长

用人体细胞制成的微型生物机器人无需修改DNA就能促进神经元生长研究人员利用人体气管细胞制造出了微小的生物机器人,它们可以自行移动并协同工作,促进受损神经元的愈合,而无需修改基因。这种微型机器人有可能改变再生医学和疾病治疗。此前,塔夫茨大学与佛蒙特大学合作,利用青蛙胚胎细胞创造了一种多细胞生物机器人,名为"Xenobot",能够导航、记录信息和自我修复。当时,研究人员还不确定这些能力是否因为Xenobot是用青蛙细胞制造的,或者是否可以用其他物种的细胞制造生物机器人。在目前的研究中,研究人员希望了解是否可以将细胞从其自然环境中移除,并重新组合成不同的"身体计划",以执行其他功能。他们发现,使用成人人类细胞可以制造出机器人,无需进行基因改造,而且能力更强。该研究的第一作者和通讯作者吉泽姆-古穆斯卡亚(GizemGumuskaya)说:"我们想探究细胞除了在体内创建默认功能外还能做些什么。通过重新编程细胞之间的相互作用,可以创建新的多细胞结构,这就好比石头和砖块可以排列成不同的结构元素,如墙壁、拱门或柱子。"他们首先从人体气管表面提取气管细胞,然后开发出一种新的方案,利用支气管上皮祖细胞现有的能力,形成带有纤毛的多细胞球体,纤毛是一种微小的毛发状结构,可以振动移动。他们修改了这一过程,以产生纤毛包裹的球体;也就是说,纤毛结构位于球体外部而非内部。几天之内,这种被研究人员称为"Anthrobots"的新型细胞在纤毛的驱动下开始移动。这些机器人完全长成后大小从30微米到500微米不等,有的呈球形并完全被纤毛覆盖,有的则呈不规则或足球状,纤毛覆盖不均匀。纤毛的分布决定了机器人的运动方式,它们或在直线或曲线路径上循环或摆动。Anthrobots通常在实验室条件下存活45至60天,然后自然降解。"Anthrobots可以在实验室培养皿中自我组装,"Gumuskaya说。"与Xenobots不同,它们不需要镊子或手术刀来塑造形状,我们可以使用成人细胞,甚至是老年患者的细胞,而不是胚胎细胞。它完全可以扩展--我们可以并行生产成群的这些机器人,这是开发治疗工具的良好开端。"不同大小和形状的Anthrobots群GizemGumuskaya/塔夫茨大学研究人员在实验室培养皿中培养了一层二维人类神经元,然后用一根细金属棒划伤细胞,制造出一个没有细胞的"伤口"。他们将一群Anthrobots机器人放入培养皿中,观察它们在神经元表面移动的情况。这些机器人促进了新细胞的生长,填补了伤口造成的空隙,并形成了与健康细胞一样粗的神经元桥。在没有Anthrobots的伤口处,神经元没有生长。另一位通讯作者迈克尔-莱文(MichaelLevin)说:"我们在实验室中构建的细胞组合体可以拥有超越它们在体内的功能。正常患者的气管细胞在不改变其DNA的情况下,可以自行移动并促进神经元在受损区域的生长,这令人着迷,也完全出乎意料。我们现在正在研究这种愈合机制是如何工作的,并探索这些构建体还能做些什么"。使用人体细胞的优势之一是能够利用患者自身的细胞构建机器人,在不引发免疫反应或不需要服用免疫抑制剂的情况下完成治疗工作。这种机器人的进一步发展可能会带来其他应用,比如清除动脉中的斑块积聚、修复受损的脊髓或视网膜神经、识别细菌或癌细胞,或向目标组织输送药物。从理论上讲,Anthrobots可以帮助愈合组织,同时输送促进再生的药物。这项研究发表在《先进科学》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401209.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1401209.htm

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将大脑免疫细胞转化为神经元有助于中风后的康复

将大脑免疫细胞转化为神经元有助于中风后的康复中风或其他脑血管疾病导致脑部血流不畅后,神经元要么受损,要么死亡,造成特有的生理和心理缺陷。现在,日本九州大学的研究人员将大脑的主要免疫细胞小胶质细胞转化为神经元,从而恢复了受中风影响的小鼠的运动功能。该研究的通讯作者中岛健一说:"当我们被割伤或骨折时,我们的皮肤和骨骼细胞可以复制,从而治愈我们的身体。但我们大脑中的神经元却不容易再生,因此损伤往往是永久性的。因此,我们需要找到新的方法来安置失去的神经元。"研究人员从之前的研究中得知,在健康小鼠的大脑中,小胶质细胞可以被诱导发育成神经元。中风后,负责清除受损或死亡脑细胞的小胶质细胞向受伤部位移动并迅速复制。该研究的第一作者入江隆说:"小胶质细胞数量丰富,而且正好位于我们需要它们的地方,因此它们是理想的转化目标。"研究人员通过暂时阻断右侧大脑中动脉诱导小鼠中风,大脑中动脉是大脑中的主要血管,通常与人类中风有关。一周后,研究人员观察到小鼠的运动功能出现障碍,纹状体中的神经元明显减少,而纹状体是大脑中参与决策、行动规划和运动控制的区域。他们使用慢病毒--一种用作病毒载体的亚类逆转录病毒--将DNA插入中风损伤部位的小胶质细胞。DNA中含有产生NeuroD1的指令,NeuroD1是一种诱导神经元转换的蛋白质。在随后的几周里,这些细胞发育成了神经元。在小胶质细胞中产生NeuroD1蛋白可诱导它们发育成神经元(红色),减少神经元缺失区域(暗斑)。DNA植入三周后,小鼠的运动功能得到改善。到八周时,新诱导的神经元已成功融入大脑回路。当研究人员移除新神经元时,运动功能的改善消失了,这证实了新神经元对小鼠的康复做出了直接贡献。中岛说:"这些结果很有希望。下一步是测试NeuroD1是否也能有效地将人类小胶质细胞转化为神经元,并确认我们将基因插入小胶质细胞的方法是安全的。"由于小鼠是在中风后的急性期接受治疗的,此时小胶质细胞已经迁移到损伤部位,因此研究人员下一步计划观察他们是否能在后期阶段让小鼠产生康复效果。该研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391667.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1391667.htm

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干细胞揭示了PTSD患者的神经元是如何对压力做出反应的

干细胞揭示了PTSD患者的神经元是如何对压力做出反应的该研究于10月20日发表在《NatureNeuroscienc》上,是首个使用诱导多能干细胞模型来研究创伤后应激障碍的研究。PTSD可在严重创伤后发展,对退伍军人和平民来说都是一个巨大的公共健康问题。根据美退伍军人事务部下属的国家创伤后应激障碍中心的数据,每100个美国人中约有6人在其生命中的某个阶段会有创伤后应激障碍。在美国,约有1200万成年人在某一年中患有PTSD。然而,遗传和环境因素对个人临床结果的贡献程度仍是未知的。为了填补这一信息空白,研究小组研究了从Bronx的JamesJPeters退伍军人事务医疗中心招募的39名患有和不患有PTSD的战斗退伍军人的群组。退伍军人进行了皮肤活检,他们的皮肤细胞被重新编程为诱导多能干细胞。伊坎西奈山精神病学和神经科学教授、JamesJPeters退伍军人事务医疗中心心理健康主任、论文资深作者RichaelYehuda博士说道:“将细胞重编程为诱导多能干细胞,就像把细胞带回它们还是胚胎的时候,并且有能力生成身体的所有细胞。然后这些细胞可以分化成跟该人的脑细胞在发生创伤前具有相同属性的神经元,从而来改变其功能方式。来自这些神经元的基因表达网络反映了由遗传和非常早期的发育贡献导致的早期基因活动,因此它们是‘战斗前’或‘创伤前’基因表达状态的反映。”研究人员KristenBrennand博士表示:“两个人可以经历同样的创伤,但他们不一定都会发展成创伤后应激障碍。在患有和不患有PTSD的人的脑细胞中进行这种类型的建模有助于解释遗传学如何使某人更容易受到创伤后应激障碍的影响。”据悉,Brennand是这项研究的共同领导者。为了模仿引发PTSD的压力反应,科学家们将诱导多能干细胞衍生的神经元暴露在压力激素氢化可的松中,这是人体自身皮质醇的合成版本,被用作“战斗或逃跑”反应的一部分。Yehuda博士表示:“向这些细胞添加应激激素模拟了战斗的生物效应,这使我们能够确定不同的基因网络是如何对脑细胞中的应激暴露做出反应的。”通过利用基因表达分析和成像,科学家们发现患有PTSD的人的神经元对这种药理学触发器过度敏感。另外,科学家们还能确定在暴露于压力荷尔蒙后反应不同的特定基因网络。受PTSD影响的人的细胞内部迄今为止,大多数关于PTSD的类似研究都使用了病人的血液样本。然而由于创伤后应激障碍扎根于大脑,科学家们需要一种方法来捕捉易受该障碍影响的个人的神经元如何受到压力的影响。因此,该团队选择使用干细胞,因为它们具有独特的条件,可以提供一个针对病人的、非侵入性的大脑窗口。Brennand博士说道:“你不能轻易地伸手到一个活人的大脑中拉出细胞,所以干细胞是我们检查神经元在病人身上如何表现的最好方法。”NYSCF科学家使用他们的可扩展、自动化、机器人系统--NYSCF全球干细胞阵列--创建干细胞,然后从PTSD患者身上提取谷氨酸神经元。谷氨酸神经元帮助大脑发送兴奋性信号,以前曾跟PTSD存有关联。“由于这是第一个使用干细胞模型研究PTSD的研究,所以研究大量的个体是很重要的,”共同领导这项研究的DanielPaull博士说道,“在这项研究的规模上,自动化是至关重要的。通过阵列,我们可以制作标准化的细胞,从而在众多个体之间进行有意义的比较,以指出可能对发现新疗法至关重要的关键差异。”利用受压PTSD细胞的特征进行新治疗研究小组的基因表达分析揭示了一组基因,这些基因在接触应激激素后在易受PTSD的神经元中特别活跃。“重要的是,我们在神经元中发现的基因特征在患有PTSD的死者的大脑样本中也很明显,这告诉我们,干细胞模型正在提供一个相当准确的反映在世病人大脑中发生的情况,”Paull博士说道。此外,PTSD和非PTSD细胞对压力的反应的区别,这可以为预测哪些人患PTSD的风险较高提供信息。Paull博士继续说道:“我们的发现真正令人兴奋的是它们为加速诊断和治疗创伤后应激障碍提供了机会。重要的是,拥有一个强大的干细胞模型,为‘菜’中的药物筛选提供了一个理想的途径,甚至跨越不同的病人群体。”“我们正在努力寻找已经被批准的药物,可以扭转我们在神经元中看到的超敏性,”Brennad博士补充道,“这样一来,我们发现的任何药物都将有最快的途径来帮助病人。”研究人员计划继续利用他们的诱导多能干细胞模型进一步研究这项研究指出的遗传风险因素,另外还将研究创伤后应激障碍如何影响其他类型的脑细胞从而帮助扩大治疗发现的机会。一项由团队科学促成的研究Brennad博士说道:“这项研究的特别之处在于,它只能由这个小组完成。它涉及到这个领域中一些最好的临床医生、令人难以置信的干细胞生物学家和令人惊叹的精神病学遗传学家。每个小组都有独特的专业知识,这些都不可能由任何一个小组单独完成。”“这项研究是团队科学力量的真正证明,”Paull博士补充道,“当研究人员联合起来时,我们能够提出更大的问题,做出更大的发现,并希望能够为患者带来更大的改变。”NYSCF临时CEODerrickRossi博士说道:“作为与世界级科学家合作的这一里程碑式研究的一部分,NYSCF从PTSD患者身上生成了有史以来第一个诱导多能干细胞模型,我们感到非常自豪。这项合作工作强调了干细胞模型在研究和揭开挑战性疾病方面的独特价值,以及发现可能导致急需治疗的创新策略。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331363.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1331363.htm

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研究:促进神经元的形成可以帮助恢复阿尔茨海默病的记忆

研究:促进神经元的形成可以帮助恢复阿尔茨海默病的记忆科学家们发现,在患有阿尔茨海默病(AD)的小鼠中增加新神经元的生产可以挽救动物的记忆缺陷。该研究显示,新神经元能够融入存储记忆的神经回路并恢复其正常功能。这表明,促进神经元的产生可能是治疗AD患者的可行策略。新神经元是由神经干细胞通过一个被称为神经发生的过程产生。以前的研究表明,AD患者和携带跟AD有关的基因突变的实验室小鼠的神经发生都受到损害。这种损害在大脑中一个叫做海马体的区域尤为严重,该区域对记忆的获取和检索至关重要。伊利诺伊大学芝加哥医学院解剖学和细胞生物学系的OrlyLazarov教授说道:“然而,新形成的神经元在记忆形成中的作用及神经生成的缺陷是否导致与AD相关的认知障碍目前还不清楚。”在新JEM研究中,Lazarov和他的同事们通过基因增强神经元干细胞的生存以促进AD小鼠的神经生成。科学家们删除了在神经元干细胞死亡中起主要作用的基因Bax并最终导致了更多新神经元的成熟。以这种方式增加新神经元的产生恢复了动物的认知能力,这在测量空间识别和背景记忆的两种不同测试中得到了证明。通过荧光标记在记忆获取和检索过程中激活的神经元,科学家们发现,在健康小鼠的大脑中,参与存储记忆的神经回路包括许多新形成的神经元和较老、较成熟的神经元。在AD小鼠中,这些储存记忆的回路包含较少的新神经元,但当神经发生增加时,新形成的神经元的整合得到了恢复。对形成记忆储存回路的神经元的进一步分析显示,促进神经发生也会增加树突棘的数量。这些是突触中的结构,已知对记忆的形成至关重要。此外,促进神经生成还能恢复神经元基因的正常表达模式。Lazarov及其同事证实了新形成的神经元对记忆形成的重要性,他们在AD小鼠的大脑中特意使其失活。这逆转了促进神经生成的好处并阻止了动物记忆的任何改善。Lazarov说道:“我们的研究首次表明,海马神经发生的障碍通过减少用于记忆形成的未成熟神经元的可用性,在跟AD相关的记忆缺陷中发挥了作用。综合来看,我们的结果表明,增强神经生成可能对AD患者有治疗价值。”...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309715.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1309715.htm

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科学家改变神经元的内在行为以治疗癫痫等神经系统疾病

科学家改变神经元的内在行为以治疗癫痫等神经系统疾病SEAS生物工程助理教授、该研究的共同第一作者刘佳说:"我们设想这项技术将为神经科学和行为研究提供高时空分辨率控制神经元的新机会,并开发新的神经系统疾病治疗方法。"光遗传学,即利用光来刺激或抑制神经元,长期以来有望彻底改变研究和治疗由神经元兴奋性过高或过低引起的神经系统疾病。然而,目前的光遗传学技术只能在短期内改变神经元的兴奋性。一旦灯光关闭,神经元就会恢复到原来的行为。纳米技术的最新进展,包括刘和他的团队开创的灵活、可植入的纳米电子技术,有可能长期改变神经元的行为,但这些设备需要植入大脑,而且不能被编程为针对参与疾病的特定神经元。一个神经元的兴奋性由两个主要部分控制--其离子通道的传导性和细胞膜储存电荷的能力,即电容。大多数光遗传学技术以离子通道的传导性为目标,通过打开或关闭一组特定的通道来调控神经元的兴奋性。这种方法可以有效地调整神经元的兴奋性,但只是暂时的。可以把神经元想象成一个电阻-电容电路,把细胞膜想象成一个电介质材料。就像任何电路一样,如果改变材料的电容--在这种情况下是细胞膜--可以长期改变电路的内在兴奋性,从高兴奋性变为低兴奋性,反之亦然。为了改变细胞膜的电容,刘佳与麻省理工学院化学系ThomasD.andVirginiaCabot助理教授XiaoWang合作,使用了对光敏感的酶,这些酶可以在细胞膜的表面触发绝缘或导电聚合物的形成。这些酶可以被设计成针对特定神经元的细胞膜,酶附着在指定的膜上,研究人员使用蓝色波长的光照亮神经元,在几分钟内触发膜上绝缘或导电涂层的生成。他们证明,具有绝缘聚合物涂层的神经元变得更加兴奋,而具有导电聚合物涂层的神经元变得不那么兴奋。研究人员发现,他们可以通过调整光照时间来调整兴奋性--神经元暴露在光照下的时间越长,涂层的绝缘性或导电性就越强。研究小组还表明,兴奋性的变化持续了三天--只要他们能在培养皿中保持神经元的活力。接下来,研究小组的目标是用脑组织切片和动物来测试这种方法。这项工作的总体目标是实现范式转变,将功能材料、结构和设备整合到具有亚细胞和细胞类型特异性的活体神经系统中,这将允许精确操纵亚细胞电化学特性,重塑活体神经系统中神经元的兴奋性。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335951.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1335951.htm

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新发现的生物标记物对神经元再生有预测能力

新发现的生物标记物对神经元再生有预测能力神经元是构成我们大脑和脊髓的主要细胞,是受伤后再生最慢的细胞之一,许多神经元无法完全再生。尽管科学家在理解神经元再生方面取得了进展,但仍不清楚为什么有些神经元能够再生而另一些神经元却不能。加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员利用单细胞RNA测序(一种确定单个细胞中哪些基因被激活的方法)发现了一种新的生物标记,可用于预测神经元在受伤后是否会再生。他们在小鼠身上测试了他们的发现,发现该生物标志物在整个神经系统和不同发育阶段的神经元中始终可靠。该研究于2023年10月16日发表在《Neuron》杂志上。“单细胞测序技术正在帮助我们比以往任何时候都更详细地了解神经元的生物学,这项研究确实证明了这种能力,”资深作者、神经科学系教授郑滨海博士说。加州大学圣地亚哥分校医学院。“我们在这里发现的可能只是基于单细胞数据的新一代复杂生物标记物的开始。”研究人员重点关注皮质脊髓束的神经元,这是中枢神经系统的关键部分,有助于控制运动。受伤后,这些神经元是最不可能再生轴突的神经元之一——轴突是神经元用来相互交流的又长又薄的结构。这就是为什么大脑和脊髓损伤如此具有破坏性。神经元(此处以红色和黄色显示)是受伤后再生最慢的细胞之一。在小鼠大脑的这一部分中,黄色神经元正在再生,而红色神经元则无法再生。图片来源:加州大学圣地亚哥分校健康科学第一作者HugoKim博士说:“如果你的手臂或腿部受伤,这些神经可以再生,并且通常可以完全恢复功能,但中枢神经系统的情况并非如此。大多数大脑和脊髓损伤很难恢复,因为这些细胞的再生能力非常有限。”识别生物标志物研究人员利用单细胞RNA测序来分析脊髓损伤小鼠神经元的基因表达。他们利用现有的分子技术鼓励这些神经元再生,但最终,这只对部分细胞有效。这种实验设置使研究人员能够比较再生和非再生神经元的测序数据。此外,通过关注相对较少的细胞(仅超过300个),研究人员能够非常仔细地观察每个细胞。“就像每个人都是不同的一样,每个细胞都有自己独特的生物学特性,”郑说。“探索细胞之间的微小差异可以告诉我们很多关于这些细胞如何工作的信息。”HugoKim博士(左)在郑滨海博士(右)的监督下设计并执行了单细胞RNA测序实验。图片来源:加州大学圣地亚哥分校健康科学研究人员使用计算机算法分析测序数据,确定了一种独特的基因表达模式,可以预测单个神经元在受伤后是否最终会再生。该模式还包括一些以前从未涉及神经元再生的基因。“这就像神经元再生的分子指纹,”郑补充道。验证再生分类器为了验证他们的发现,研究人员在26个已发表的单细胞RNA测序数据集上测试了这种分子指纹(他们将其命名为再生分类器)。这些数据集包括来自神经系统各个部分和不同发育阶段的神经元。研究小组发现,除了少数例外,再生分类器成功预测了单个神经元的再生潜力,并能够重现先前研究中的已知趋势,例如出生后神经元再生的急剧下降。“根据来自完全不同研究领域的多组数据验证结果告诉我们,我们已经发现了有关神经元再生的基础生物学的一些基本知识,”郑说。“我们需要做更多的工作来完善我们的方法,但我认为我们已经发现了一种对所有再生神经元都通用的模式。”虽然小鼠身上的结果很有希望,但研究人员提醒说,目前再生分类器是一种帮助实验室神经科学研究人员的工具,而不是诊所患者的诊断测试。“在临床环境中使用单细胞测序仍然存在很多障碍,例如成本高、分析大量数据困难,以及最重要的是,无法获取感兴趣的组织,”郑说。“目前,我们有兴趣探索如何在临床前环境中使用再生分类器来预测新再生疗法的有效性,并帮助这些疗法更接近临床试验。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391581.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1391581.htm

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微小独特的海洋生物揭示神经元的古老起源

微小独特的海洋生物揭示神经元的古老起源H2的共聚焦显微镜下细胞核图像(按深度着色),H2是胎生动物的四个物种之一,该研究的作者为其绘制了细胞图谱。图片来源:SebastianR.Najle/基因调控中心胎生动物是一种微小的动物,大约只有一粒大沙粒大小,在温暖的浅海中以生活在岩石表面和其他基质上的藻类和微生物为食。这种形似圆球和薄饼的生物非常简单,没有任何身体部位或器官。这些动物被认为是在大约8亿年前首次出现在地球上,是与栉水母纲(Ctenophora)、多孔纲(Porifera)、腔肠纲(Cnidaria)(珊瑚、海葵和水母)和双鞭毛目(Bilateria)(所有其他动物)并列的五大动物门类之一。这些海洋生物通过肽能细胞协调自己的行为,肽能细胞是一种特殊类型的细胞,能释放小肽来指挥动物的运动或进食。在对这些细胞起源的好奇心驱使下,这项研究的作者们采用了一系列分子技术和计算模型,以了解胎生动物细胞类型是如何进化的,并拼凑出我们远古祖先的外观和功能。重建远古细胞类型研究人员首先绘制了一张所有不同胎生动物细胞类型的地图,标注了它们在四个不同物种中的特征。每种细胞类型都有特定的作用,这些作用来自于特定的基因组。这些地图或"细胞图谱"让研究人员能够绘制出这些基因的集群或"模块"。然后,他们绘制了控制这些基因模块的DNA调控区域图,从而清楚地显示了每个细胞的作用以及它们是如何协同工作的。最后,他们进行了跨物种比较,重建了细胞类型的进化过程。在显微镜下观察毛鳞虫H2标本的延时视频。资料来源:SebastianR.Najle/CentrodeRegulaciónGenómica研究表明,胎生动物的九种主要细胞类型似乎是由许多"中间"细胞类型连接起来的,它们从一种类型转变为另一种类型。这些细胞不断生长和分裂,维持着动物移动和进食所需的细胞类型的微妙平衡。研究人员还发现了14种不同类型的肽能细胞,但这些细胞与所有其他细胞都不同,没有显示出任何中间类型,也没有任何生长或分裂的迹象。令人惊讶的是,肽能细胞与神经元有许多相似之处--这种细胞类型直到数百万年后才出现在更高级的动物体内,如双毛目动物。跨物种分析表明,这些相似之处是胎生动物所独有的,并没有出现在海绵或栉水母等其他早期分支动物身上。进化的垫脚石肽能细胞与神经元之间的相似性体现在三个方面。首先,研究人员发现,这些胎生动物细胞是通过发育信号从原生上皮细胞群中分化出来的,这种信号类似于网虫和双足纲动物的神经发生过程,即新神经元的形成过程。其次,他们发现肽能细胞具有许多基因模块,这些模块是构建神经元中能够发出信息的部分(突触前支架)所必需的。然而,这些细胞远非真正的神经元,因为它们缺乏神经元信息接收端(突触后)的组件或传导电信号所需的组件。最后,作者利用深度学习技术表明,胎生动物细胞类型之间的交流是通过细胞内的一个系统进行的,在这个系统中,被称为GPCR(G-蛋白偶联受体)的特定蛋白质会检测到外部信号,并在细胞内启动一系列反应。这些外部信号由神经肽介导,神经肽是神经元在许多不同生理过程中使用的化学信使。这项研究的共同第一作者、基因组调控中心博士后研究员塞巴斯蒂安-纳伊尔(SebastiánR.Najle)博士说:"我们对这些相似之处感到震惊。胎生动物的肽能细胞与原始神经细胞有许多相似之处,尽管它们还没有达到那种程度。这就像是在看一块进化的垫脚石。"神经元的曙光这项研究表明,8亿年前,在远古地球浅海中吃草的祖先动物中,神经元的构件正在形成。从进化的角度来看,早期的神经元最初可能类似于今天胎生动物的肽能分泌细胞。这些细胞利用神经肽进行交流,但最终获得了新的基因模块,使细胞能够创建突触后支架,形成轴突和树突,并创建产生快速电信号的离子通道--这些创新对于胎生动物祖先首次出现在地球上后约一亿年神经元的出现至关重要。然而,神经系统的完整进化故事仍有待考证。据认为,第一个现代神经元起源于大约6.5亿年前的刺胞动物和两栖动物的共同祖先。然而,栉水母中也存在类似神经元的细胞,尽管它们在结构上有很大差异,而且缺乏现代神经元中大多数基因的表达。胎生动物细胞中存在其中一些神经元基因,而栉孔动物中却没有,这引发了有关神经元进化轨迹的新问题。"胎生动物缺乏神经元,但我们现在发现它们与我们的神经细胞有着惊人的分子相似性。栉水母有神经网,与我们的神经网有关键的不同之处,也有相似之处。神经元是一次进化然后分化,还是不止一次并行进化?它们是马赛克吗,每一块都有不同的起源?这些都是有待解决的悬而未决的问题",该研究的共同第一作者、基因组调控中心博士后研究员泽维尔-格劳-博韦(XavierGrau-Bové)博士说。该研究的作者相信,随着世界各地的研究人员继续对不同物种的高质量基因组进行测序,神经元的起源和其他细胞类型的进化将变得越来越清晰。"细胞是生命的基本单位,因此了解细胞如何产生或随时间发生变化是解释生命进化故事的关键。胎生动物、栉水母、海绵和其他非传统模式动物蕴藏着我们刚刚开始揭开的秘密,"该研究的通讯作者、基因组调控中心初级组组长、ICREA研究教授ArnauSebé-Pedros总结道。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385699.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1385699.htm

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