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

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

国际知名生化和细胞生物学家管坤良回中国任教

国际知名生化和细胞生物学家管坤良回中国任教在美国工作30多年的国际知名生物化学和细胞生物学家管坤良回到中国，并加入西湖大学任教。据澎湃新闻报道，西湖大学星期天（8月6日）发布消息称，国际知名生物化学和细胞生物学家、原加利福尼亚大学圣地亚哥分校杰出教授管坤良，本月初正式加入西湖大学、西湖实验室，受聘为分子细胞生物学讲席教授。此前，管坤良自1989年从美国普渡大学博士毕业后，已在美从事科研工作30多年。公开资料显示，管坤良是浙江桐乡人，1982年获浙江大学（原杭州大学）学士学位，1989年获普渡大学博士学位，1989年至1991年在普渡大学从事博士后研究，1992年至2007年在密歇根大学任教，2007年进入加利福尼亚大学圣地亚哥分校任教，并于2013年至2023年受聘为该校杰出教授。管坤良主要从事细胞生长调控和肿瘤发生的信号转导方面的研究，截至目前已发表300多篇研究论文，是分子生物学和遗传学领域被引用最多的研究人员之一。管坤良曾在1998年获得被视为美国跨领域最高奖项之一的“麦克阿瑟天才奖”。据浙江省侨联文章介绍，管坤良首先发现了双专一性蛋白质磷酸脂酶，这一类酶在细胞生长、细胞分裂和细胞癌变过程中起着极其重要的作用，他领导的实验室对细胞生长的调控作出了重要贡献。麦克阿瑟奖金是由麦克阿瑟基金会颁发的一个奖项，每年有代表性的奖励20至40名美国人或定居于美国的外国人，颁发给在各个领域、不同年龄“在持续进行创造性工作方面显示出非凡能力和前途”的人。

科学家们发现了一种新的日常节奏 使人们了解到大脑活动是如何被微调的

科学家们发现了一种新的日常节奏使人们了解到大脑活动是如何被微调的该结果发表在《PLOS生物学》杂志上，可能有助于解释细微的突触变化如何改善人类的记忆。来自国家神经疾病和中风研究所（NINDS）的研究人员领导了这项研究，该研究所是国家卫生研究院的一部分。"抑制对大脑功能的各个方面都很重要。但二十多年来，大多数睡眠研究都集中在了解兴奋性突触上，"NINDS的高级调查员WeiLu博士说。"这是一项及时的研究，试图了解睡眠和清醒如何调节抑制性突触的可塑性"。Lu博士实验室的博士后WuKunwei调查了小鼠在睡眠和清醒时抑制性突触的情况。从海马体（一个参与记忆形成的大脑区域）的神经元进行的电记录显示了一种以前未知的活动模式。在清醒状态下，稳定的"强直"抑制活动增加，但快速的"阶段性"抑制活动减少。他们还发现，在清醒的小鼠神经元中，抑制性电反应的活动依赖性增强得多，这表明清醒，而不是睡眠，可能在更大程度上加强这些突触。抑制性神经元使用神经递质γ-氨基丁酸（GABA）来减少神经系统的活动。这些神经元在抑制性突触处将GABA分子释放到突触裂隙中，突触裂隙是神经元之间神经递质扩散的空间。这些分子与邻近的兴奋性神经元表面的GABAA受体结合，使其减少发射次数。进一步的实验表明，清醒时的突触变化是由α5-GABAA受体数量增加所驱动的。当受体在清醒小鼠体内被阻断时，活动依赖性的相位电反应的增强就会减弱。这表明，清醒时GABAA受体的积累可能是建立更强大、更有效的抑制性突触的关键，这是一个被称为突触可塑性的基本过程。"当你在白天学习新信息时，神经元受到来自大脑皮层和许多其他区域的兴奋性信号的轰击。"Lu博士说："为了将这些信息转变为记忆，你首先需要调节和完善它--这就是抑制的作用。"先前的研究表明，海马体的突触变化可能是由抑制性中间神经元发出的信号驱动的，这种特殊类型的细胞在大脑中只占大约10-20%的神经元。在海马中有超过20种不同的中间神经元亚型，但最近的研究强调了两种类型，即被称为副白蛋白和体蛋白，它们关键性地参与了突触调节。为了确定哪种神经元负责他们所观察到的可塑性，Lu博士的团队使用了光遗传学，这是一种使用光来打开或关闭细胞的技术，并发现清醒状态导致更多的α5-GABAA受体和来自副白蛋白的更强连接，而不是体蛋白的神经元。人类和小鼠拥有类似的神经回路，是记忆储存和其他基本认知过程的基础。这种机制可能是抑制性输入精确控制神经元之间和整个大脑网络的信息起伏的一种方式。Lu博士说："抑制实际上是相当强大的，因为它允许大脑以一种微调的方式执行，这基本上是所有认知的基础。"由于抑制对大脑功能的几乎每一个方面都至关重要，这项研究不仅有助于帮助科学家了解睡眠-觉醒周期，而且有助于了解植根于大脑节律异常的神经系统疾病，如癫痫。在未来，Lu博士的研究小组计划探索GABAA受体贩运到抑制性突触的分子基础。这项研究的部分资金来自于美国国家疾病预防控制中心的院内研究项目。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335699.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335699.htm

对大脑功能的新认识：研究人员发现了一种探寻已久的基因编码蛋白

对大脑功能的新认识：研究人员发现了一种探寻已久的基因编码蛋白高级作者、OHSUVollum研究所的助理科学家SkylerJackman博士说："当脑细胞活跃时，它们会释放神经递质来与它们的邻居交流。如果一个细胞非常活跃，它可以耗尽它的神经递质供应，这可能导致通信中断和大脑功能紊乱。事实证明，细胞有一个补充其神经递质供应的促进模式，但直到现在，我们还不知道是哪个分子在负责。"他说："我们发现SYT3直接负责这种神经递质的提升。这让我们对大脑如何分解和无法正常处理信息有了新的认识。"OHSUVollum研究所的助理科学家SkylerJackman博士是发表在《自然》杂志上的一项神经递质发现的高级作者。他正坐在用于观察突触传输范围的设备旁边。资料来源：OHSU/ChristineTorresHicks科学家们创造了缺乏SYT3基因的"基因剔除"小鼠。他们发现，与拥有该基因的对照组小鼠相比，这些小鼠缺乏更强大的突触传输水平。值得注意的是，Syt3基因的突变与人类自闭症谱系障碍和癫痫的情况有关。据杰克曼说，最近的研究提出了开发针对SYT3的基因疗法或药物方法的前景。杰克曼实验室的博士后研究员、主要作者丹尼斯-温加顿博士说："神经递质释放的失衡是许多神经系统疾病的根本原因。在未来，了解这些分子开关--如SYT3--是我们对抗这些疾病的关键一步"。杰克曼的实验室专门研究突触传输。人类的大脑包含了数以万亿计的突触。发现赋予这些特殊结构以独特属性的分子，对于理解大脑功能和神经系统疾病至关重要。突触传输是感知我们周围环境、做出决定以及我们内心世界几乎所有其他特征的基础。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334307.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334307.htm

科学家们发现了一种提高化疗药物疗效的简单方法：听最喜欢的歌曲

科学家们发现了一种提高化疗药物疗效的简单方法：听最喜欢的歌曲以前的研究已经利用音乐聆听干预作为解决疼痛和焦虑的手段，然而，Kiernan采用了一种创新的方法，研究了音乐干预对化疗引起的恶心的影响。"疼痛和焦虑都是神经现象，在大脑中被解释为一种状态，"Kiernan说。"化疗引起的恶心不是一种胃部状况；它是一种神经系统的状况。"这项小型试点研究包括12名正在接受化疗的病人，他们同意在每次需要服用必要的抗恶心药物时听他们最喜欢的音乐30分钟。在化疗后的五天内，他们随时重复这种音乐干预。该研究中的病人共提供了64次事件。当我们听音乐时，我们的大脑发射各种神经元。虽然Kiernan确实看到病人的恶心严重程度和他们的痛苦（恶心对他们的困扰程度）的评分有所下降，但他提醒说，很难区分是药物的逐渐释放发挥了作用，还是音乐的好处增加了。对于未来的研究，Kiernan正在从另一项之前发表的研究中获得灵感，该研究测量了听完不愉快和愉快的音乐后血液中血小板释放的血清素（一种神经递质）的数量。"血清素是导致化疗引起的恶心的主要神经递质，"Kiernan说。"癌症患者服用药物来阻断血清素的作用。"在之前的那项研究中，研究人员发现，听愉快的音乐的病人的血清素释放水平最低，这表明血清素留在血小板中，没有被释放出来在整个身体中循环。结果还显示，在听了他们认为不愉快的音乐后，病人经历了更大的压力，血清素释放水平也增加了。"这很耐人寻味，因为它提供了一种神经化学的解释，以及一种在我的研究中测量血清素和血小板释放血清素的可能方法，"Kiernan说。"在10到20年内，如果你能使用非药物干预，如听10分钟你最喜欢的音乐来补充药物，那不是很好吗？"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355683.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355683.htm