科学家发现微塑料可能正在改变哺乳动物的大脑

科学家发现微塑料可能正在改变哺乳动物的大脑最新研究发现，接触微塑料会导致小鼠，尤其是年长小鼠的行为变化和免疫改变。研究发现，微塑料在包括大脑在内的多个组织中积累，可能会导致类似痴呆症的病症。罗斯和她的团队重点研究了接触微塑料对神经行为的影响和炎症反应，以及微塑料在包括大脑在内的组织中的积累。他们发现，微塑料在人体内的渗透与在环境中的渗透一样普遍，从而导致了行为的改变，尤其是在年龄较大的试验对象身上。瑞安神经科学研究所和药学院的生物医学和制药科学助理教授罗斯说："目前的研究表明，这些微塑料会在整个环境中迁移，并在人体组织中积累；然而，有关微塑料对健康影响的研究，尤其是对哺乳动物的影响，仍然非常有限。"这促使我们小组探索接触微塑料对生物和认知的影响。罗斯的研究小组包括研究助理教授朱塞佩-科波泰利（GiuseppeCOPPOtelli）、生物医学与制药科学研究生劳伦-加斯帕尔（LaurenGaspar）和跨学科神经科学项目研究生悉尼-巴特曼（SydneyBartman），他们在三周的时间里让年轻和年老的小鼠接触饮用水中不同含量的微塑料。他们发现，微塑料暴露会诱发行为变化以及肝脏和脑组织中免疫标记物的改变。被研究的小鼠开始行动和行为异常，表现出类似于人类痴呆症的行为。在年长的动物身上，结果更为显著。"对我们来说，这是惊人的。这些微塑料的剂量并不高，但在很短的时间内，我们就看到了这些变化，"罗斯说。"没有人真正了解这些微塑料在人体内的生命周期，所以我们想解决的部分问题是，随着年龄的增长，会发生什么。随着年龄的增长，你是否更容易受到这些微塑料引起的全身性炎症的影响？你的身体是否能轻易将它们排出体外？你的细胞对这些毒素的反应是否有所不同？"为了了解可能导致这些行为变化的生理系统，罗斯的研究小组调查了微塑料暴露在体内的广泛程度，解剖了几个主要组织，包括大脑、肝脏、肾脏、胃肠道、心脏、脾脏和肺部。研究人员发现，微粒已经开始在包括大脑在内的每个器官以及身体废物中进行生物累积。罗斯说："在这项研究中，微塑料是通过饮用水口服输送的，因此在胃肠道等组织（消化系统的主要部分）或肝脏和肾脏中检测到微塑料是很有可能的。然而，在心脏和肺部等组织中检测到微塑料表明，微塑料已经超出了消化系统的范围，很可能进入了全身循环。脑血屏障应该是很难渗透的。它是一种抵御病毒和细菌的保护机制，但这些微粒却能进入那里。它实际上已经深入脑组织。"研究结果表明，这种脑渗透还可能导致神经胶质纤维酸性蛋白（称为"GFAP"）的减少，这种蛋白支持大脑中的许多细胞过程。罗斯说："GFAP的减少与一些神经退行性疾病的早期阶段有关，包括阿尔茨海默病的小鼠模型以及抑郁症。我们非常惊讶地发现，微塑料能够诱导GFAP信号的改变。"她打算在今后的工作中进一步研究这一发现。她说："我们想了解塑料如何改变大脑维持平衡的能力，或者接触塑料如何导致神经紊乱和疾病，如阿尔茨海默病。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380921.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380921.htm

科学家成功对活体动物的单个细胞进行基因改造

科学家成功对活体动物的单个细胞进行基因改造研究人员开发出一种利用CRISPR-Cas技术同时修改成年动物细胞中多个基因的技术，这种技术创造出一种类似马赛克的模式，从而简化了遗传疾病的研究。这种方法揭示了对遗传疾病22q11.2缺失综合征的新认识，并有可能在未来减少动物实验的数量。资料来源：苏黎世联邦理工学院由巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系生物工程教授兰德尔-普拉特领导的研究人员现在开发出了一种方法，可以大大简化和加快实验动物的研究：利用CRISPR-Cas基因剪刀，他们可以在一只动物的细胞中同时改变几十个基因，就像打马赛克一样。虽然每个细胞中改变的基因不超过一个，但一个器官中的不同细胞会以不同的方式发生改变。这样就可以对单个细胞进行精确分析。这样，研究人员就能在一次实验中研究多种不同基因变化的影响。根据最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一份报告，苏黎世联邦理工学院的研究人员首次成功地将这种方法应用于活体动物，特别是成年小鼠。此前，其他科学家已经针对培养细胞或动物胚胎开发出了类似的方法。为了"告知"小鼠细胞CRISPR-Cas基因剪刀应该破坏哪些基因，研究人员使用了腺相关病毒（AAV），这是一种可以靶向任何器官的传递策略。他们制备了病毒，使每个病毒粒子都携带破坏特定基因的信息，然后用携带不同基因破坏指令的混合病毒感染小鼠。这样，他们就能关闭一个器官细胞中的不同基因。在这项研究中，他们选择了大脑。利用这种方法，苏黎世联邦理工学院的研究人员与日内瓦大学的同事一起，获得了人类一种罕见遗传疾病--22q11.2缺失综合征--的新线索。这种疾病的患者表现出许多不同的症状，通常被诊断为精神分裂症和自闭症谱系障碍等其他疾病。在此之前，人们知道这种疾病是由一个包含106个基因的染色体区域引起的。人们还知道这种疾病与多种基因有关，但不知道哪些基因在疾病中起作用。在对小鼠的研究中，研究人员重点研究了这一染色体区域中同样在小鼠大脑中活跃的29个基因。在每只小鼠的脑细胞中，他们修改了这29个基因中的一个，然后分析了这些脑细胞的RNA图谱。科学家们能够证明，其中三个基因在很大程度上导致了脑细胞的功能障碍。此外，他们还在小鼠细胞中发现了与精神分裂症和自闭症谱系障碍相似的模式。在这三个基因中，有一个已经为人所知，但另外两个以前并不是科学界关注的焦点。普拉特研究小组的博士生、该研究的第一作者安东尼奥-桑蒂尼亚说："如果我们知道疾病中哪些基因的活性异常，我们就可以尝试开发补偿这种异常的药物。"这种方法也适用于研究其他遗传疾病。桑蒂尼亚说："在许多先天性疾病中，多个基因都在起作用，而不仅仅是一个。精神分裂症等精神疾病也是如此。现在，我们的技术可以让我们直接在完全生长的动物体内研究这类疾病及其遗传原因。每次实验修改的基因数量可以从目前的29个增加到几百个。"研究人员现在可以在活体生物中进行这些分析，这是一个很大的优势，因为细胞在培养过程中的行为与它们作为活体的一部分的行为是不同的。另一个优势是，科学家只需将AAV注射到动物的血液中即可。AAV有多种不同的功能特性。在这项研究中，研究人员使用了一种能进入动物大脑的病毒。根据要研究的内容，也可以使用针对其他器官的AAV。苏黎世联邦理工学院已经为这项技术申请了专利，现在，研究人员希望将其作为"肽"研究的一部分。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385987.htm

“再见”基因：果蝇在细胞凋亡过程中使用的蛋白质与哺乳动物类似

“再见”基因：果蝇在细胞凋亡过程中使用的蛋白质与哺乳动物类似RIKEN遗传学家在果蝇中发现了一种许多教科书上说不存在的蛋白质。这种蛋白质检测细胞中的压力，并在它们承受过度压力时让它们走上自我毁灭的道路。我们体内受损的细胞通过启动称为细胞凋亡的程序性细胞死亡的自杀过程来自我消除。这个过程对我们的健康和确保细胞不会癌变至关重要。这一过程背后的分子级联反应非常复杂，但它是由属于BH3-only蛋白质家族的一种蛋白质触发的。这些蛋白质感知细胞中的压力，并且存在于包括哺乳动物和线虫在内的许多动物中。然而，在过去的二十年里，在实验室中以果蝇为代表的所有昆虫都被认为缺乏BH3-only蛋白。相反，他们被认为依赖于不同的细胞死亡程序。但是现在，RIKEN生物系统动力学研究中心的SaKanYoo及其同事有一个惊人的发现，他们发现果蝇确实含有一种仅含有BH3的蛋白质。他们以日语中的“告别”一词命名了为其编码的基因sayonara。SaKanYoo和YukoIkegawa。图片来源：2023RIKEN当该团队使sayonara基因在果蝇翅膀中表达时，他们观察到发生细胞凋亡，导致翅膀萎缩（图1）。根据Yoo的说法，该基因隐藏在众目睽睽之下。“我们没有做任何花哨的事情，仅仅是使用了人类BH3-only蛋白的基因序列，并核对了果蝇的基因组是否具有相似的序列——这是在果蝇中寻找与人类基因相对应的基因的一种非常常见的方法。”Yoo怀疑果蝇基因组的不完整测序可以解释为什么研究人员在20年前没有在果蝇中发现该基因。“当时基因组测序还不完整，所以科学家们可能无法找到该基因，过了一段时间他们就放弃了。”果蝇缺乏BH3-only蛋白随后被载入教科书。但对Yoo来说，这是一个有趣的挑战。“我认为检查它可能会很有趣，而仅仅几个小时后，我就发现了一些看起来很像BH3-only蛋白质的东西。”这一发现表明，果蝇，可能还有其他昆虫，在细胞凋亡方面和人类以及其它物种并没有太大不同。“这意味着果蝇并不例外或有点奇怪，”Yoo说。“相反，我们发现它们具有与人类和线虫相似的调节细胞凋亡的机制。”该团队现在正在探索BH3-only蛋白被激活后究竟会发生什么。他们还在研究其他昆虫是否含有BH3-only蛋白。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365787.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365787.htm

科学家们重建了所有哺乳动物在1.8亿年前的共同祖先的基因组

科学家们重建了所有哺乳动物在1.8亿年前的共同祖先的基因组从鸭嘴兽到蓝鲸，今天所有活着的哺乳动物都是约1.8亿年前存在的一个共同祖先的后代。尽管我们对这种动物了解不多，但一个全球专家小组最近通过计算重建了其基因组的组织。这些发现最近发表在《ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences》上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1327567.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1327567.htm

我国科学家全球首次实现哺乳动物完整染色体重排

我国科学家全球首次实现哺乳动物完整染色体重排记者从中国科学院获悉，我国科学家经过4年的研究，全球首次实现了哺乳动物完整染色体重排，并创造出具有全新染色体组型的实验小鼠。这项研究是我国在生物工程技术领域的重要突破，为人类探索哺乳动物进化、染色体疾病研究等提供了新方法。该成果今天（26日）在国际学术期刊《科学》上在线发表。染色体重排，也就是染色体发生断裂与别的染色体相连构成新的染色体。在漫长的生物演化过程中染色体会发生重排，此变化是物种进化的重要驱动力，但它是如何影响物种进化的，在科学界一直没有定论。中国科学院动物研究所和北京干细胞与再生医学研究院李伟研究员与周琪研究员科研团队合作，利用实验小鼠单倍体胚胎干细胞和基因编辑工具，成功将其最长的1号和2号染色体进行正反连接，并将中等长度的5号和4号染色体进行首尾连接，结果发现染色体连接过程中可能会发生染色体的断裂和重新连接。这表明，来自实验小鼠的两条独立存在的染色体在基因编辑后，可以以非同源末端连接修复的方式连接为一条染色体。这是全球首次实现了哺乳动物的完整染色体重排，这在合成生物学上是一个新的突破。在此基础上，研究人员进一步研究了特定染色体重排连接所产生的影响，发现哺乳动物细胞的染色体长度存在一定限制。他们通过单倍体干细胞注射到卵母细胞的方式，成功得到染色体连接的小鼠。一系列新发现证明，染色体重排会对哺乳动物生殖、发育、进化、行为等多方面产生影响，为进化生物学研究提供了新的思路。中国科学院动物研究所研究员李伟：我们人类的很多疾病，比方说在一些白血病，在一些生殖不育的疾病里头，很多都是因为染色体重排导致的，那现在我们拥有了这项技术，我们就可以利用小鼠的模型在实验室里头来模拟这些疾病，然后进而寻找它们的发病机制，找到它们的治疗方法，为人类的健康造福。（总台央视记者褚尔嘉刘彤）...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308861.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308861.htm

科学家开发出一种可改善记忆力的工程蛋白质

科学家开发出一种可改善记忆力的工程蛋白质罗马天主教大学医学与外科学院和FondazionePoliclinicoUniversitarioAgostinoGemelliIRCCS的神经科学家对一种分子--蛋白质LIMK1进行了基因改造，开发出了一种能增强记忆力的工程蛋白。他们添加了一个"分子开关"，通过服用一种名为雷帕霉素的药物来激活该开关。这是发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上的一项研究成果，罗马天主教大学和阿戈斯蒂诺-杰梅里大学基金会（FondazionePoliclinicoUniversitarioAgostinoGemelliIRCCS）参与了这项研究。这项研究由生理学全职教授兼神经科学系主任克劳迪奥-格拉西（ClaudioGrassi）负责协调。这项研究得到了意大利教育、大学和研究部、美国阿尔茨海默氏症协会基金会和意大利卫生部的支持，具有巨大的应用潜力，可以提高我们对记忆功能的认识，促进确定治疗痴呆症等神经精神疾病的创新解决方案。LIMK1在记忆过程中的作用LIMK1蛋白在决定神经元结构变化（即树突棘的形成）方面起着至关重要的作用，树突棘能增强神经网络中的信息传输，在学习和记忆过程中至关重要。该研究的资深作者克劳迪奥-格拉西（ClaudioGrassi）教授解释说："记忆是一个复杂的过程，涉及到神经元之间的连接--突触的改变，在特定的脑区，如海马区，突触是一种神经结构，在记忆形成中起着至关重要的作用。这种现象被称为"突触可塑性"（synapticplasticity），涉及神经回路被激活时突触结构和功能的变化，例如感官体验。格拉西教授补充说："这些经历会促进涉及大量蛋白质的复杂信号通路的激活。""事实上，这些蛋白质的表达或修饰减少与认知功能的改变有关。LIMK1就是其中之一。我们的研究目标是调节这种蛋白质的活性，因为它在神经元之间树突棘的成熟过程中起着关键作用。"格拉西教授强调说："用药物控制LIMK1意味着能够促进突触可塑性，从而促进依赖于突触可塑性的生理过程。"化学遗传策略：增强记忆的新方法该研究的第一作者、天主教大学生理学副教授克里斯蒂安-里波利（CristianRipoli）补充道："这种创新的'化学遗传'策略结合了遗传学和化学，其关键恰恰与雷帕霉素的使用有关，雷帕霉素是一种免疫抑制药物，众所周知，在临床前模型中，它能延长人的寿命，并对大脑产生有益影响。"里波利教授强调说："因此，我们修改了LIMK1蛋白质的序列，插入了一个分子开关，使我们能够通过服用雷帕霉素按指令激活LIMK1蛋白质。在患有老年性认知功能衰退的动物身上，使用这种基因疗法修改LIMK1蛋白并用药物激活它，可以显著改善它们的记忆力。这种方法使我们能够在生理和病理条件下操纵突触可塑性过程和记忆。此外，它还为开发更多的'工程'蛋白质铺平了道路，这些蛋白质可能会彻底改变神经学领域的研究和治疗。"研究的下一步将是在表现出记忆缺陷的神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的实验模型中验证这种疗法的有效性。格拉西教授最后说："还需要进一步研究，以验证这项技术在人体中的应用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398075.htm