科学家发现脊髓损伤后恢复功能活动的关键要素

科学家发现脊髓损伤后恢复功能活动的关键要素下胸椎脊髓再生突起投射到行走执行中心的全脊髓可视化，引导细胞到达天然靶区是功能恢复的关键。图片来源：EPFL/.Neurorestore在2018年发表于《自然》（Nature）的一项研究中，研究小组确定了一种治疗方法，这种方法能在啮齿动物脊髓损伤后触发轴突（连接神经细胞并使其能够进行交流的微小纤维）重新生长。但是，即使这种方法成功地使严重脊髓损伤的轴突再生，实现功能恢复仍然是一项重大挑战。在发表于《科学》（Science）杂志的这项新研究中，研究人员旨在确定，引导特定神经元亚群的轴突再生到它们的天然靶区，是否能使小鼠脊髓损伤后的功能得到有意义的恢复。他们首先利用先进的遗传分析方法，确定了部分脊髓损伤后能改善行走的神经细胞群。随后，研究人员发现，在没有特定引导的情况下，仅从这些神经细胞再生轴突穿过脊髓病变区对功能恢复没有影响。然而，当研究人员对这一策略进行改进，将化学信号用于吸引和引导这些轴突再生到腰部脊髓的天然目标区域时，在脊髓完全损伤的小鼠模型中观察到了行走能力的显著改善。这项新研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校大卫-格芬医学院（DavidGeffenSchoolofMedicineatUCLA）神经生物学教授、医学博士MichaelSofroniew说："我们的研究为轴突再生的复杂性和脊髓损伤后的功能恢复要求提供了重要的见解。这项研究强调，不仅有必要使轴突在病变部位再生，而且有必要积极引导轴突到达其自然目标区域，以实现有意义的神经功能恢复。"研究人员说，了解重建特定神经元亚群向其天然靶区的投射，为开发旨在恢复大型动物和人类神经功能的疗法带来了重大希望。不过，研究人员也承认，在非啮齿类动物中促进长距离再生非常复杂，需要采取具有复杂空间和时间特征的策略。尽管如此，他们得出结论认为，应用他们工作中提出的原则，"将打开实现有意义的损伤脊髓修复的框架，并可能加快其他形式的中枢神经系统损伤和疾病后的修复"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387411.htm

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

战胜 "不可能" - 科学家通过脊髓再生逆转瘫痪

战胜"不可能"-科学家通过脊髓再生逆转瘫痪下胸椎脊髓再生突起投射到行走执行中心的全脊髓可视化。图片来源：EPFL/.Neurorestore当小鼠和人类的脊髓部分受损时，最初的瘫痪会随之出现广泛的、自发的运动功能恢复。然而，脊髓完全损伤后，脊髓的这种自然修复就不会发生，也就无法恢复。严重损伤后的有效恢复需要促进神经纤维再生的策略，但这些策略成功恢复运动功能的必要条件仍然难以捉摸。这项研究的资深作者马克-安德森（MarkAnderson）说："五年前，我们证明了神经纤维可以在解剖学上完整的脊髓损伤中再生。但我们也意识到，这还不足以恢复运动功能，因为新纤维未能连接到病变另一侧的正确位置。"安德森是.NeuroRestore公司中枢神经系统再生部主任，也是Wyss生物和神经工程中心的科学家。下胸椎脊髓再生投射到行走执行中心的全脊髓可视化。图片来源：EPFL/.Neurorestore科学家们与加州大学洛杉矶分校（UCLA）和哈佛大学医学院的同行合作，利用日内瓦EPFL校园生物技术设施的先进设备进行了深入分析，并确定了哪种类型的神经元参与了部分脊髓损伤后的脊髓自然修复。该研究的第一作者乔丹-斯奎尔（JordanSquair）说："我们利用单细胞核RNA测序法进行的观察不仅揭示了必须再生的特定轴突，而且还揭示了这些轴突必须与它们的天然目标重新连接才能恢复运动功能。"研究小组的研究成果发表在2023年9月22日出版的《科学》（Science）杂志上。他们的发现为设计多管齐下的基因疗法提供了依据。科学家们激活了小鼠体内已确定神经元的生长程序，使其神经纤维再生；上调特定蛋白质，支持神经元穿过病变核心生长；并施用引导分子，将再生神经纤维吸引到损伤下方的天然靶点。"Squair说："当我们设计一种治疗策略，复制部分损伤后自发发生的脊髓修复机制时，我们受到了大自然的启发。下胸椎脊髓再生突起投射到行走执行中心的全脊髓可视化。图片来源：EPFL/.Neurorestore解剖学上脊髓完全损伤的小鼠恢复了行走能力，表现出的步态与部分损伤后恢复自然行走的小鼠的步态相似。这一观察结果揭示了再生疗法成功恢复神经创伤后运动功能的一个未知条件。这项研究的资深作者、.NeuroRestore公司的负责人GrégoireCourtine和JocelyneBloch说："我们希望我们的基因疗法能与我们其他涉及脊髓电刺激的程序协同发挥作用。我们认为，治疗脊髓损伤的完整解决方案需要两种方法--基因疗法和脊髓刺激，前者用于重新生长相关神经纤维，后者用于最大限度地提高这些纤维和损伤部位脊髓产生运动的能力。"虽然在这种基因疗法应用于人体之前还必须克服许多障碍，但科学家们已经迈出了第一步，正在开发必要的技术，以便在未来几年实现这一创举。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386299.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386299.htm

非处方抗组胺药可修复多发性硬化症引起的神经损伤

非处方抗组胺药可修复多发性硬化症引起的神经损伤在自身免疫性疾病多发性硬化症(MS)中，身体的免疫系统会攻击覆盖神经的保护性髓鞘，造成不可逆转的损伤并破坏大脑与身体之间的交流。髓磷脂的分解——称为脱髓鞘——会导致严重程度从麻木和刺痛到失明和瘫痪的症状。任何MS治疗的目标都是逆转脱髓鞘，这将恢复正常的神经功能并减少或预防长期残疾。目前的治疗方法不是逆转脱髓鞘过程，而是侧重于疾病的自身免疫方面，阻止免疫细胞进入髓磷脂或以其他方式减轻身体的炎症反应。现在，来自加州大学旧金山分校的研究人员发现了一种名为clemastine的非处方抗组胺药，它可以逆转对髓鞘的损伤，而且，他们还发现了一种可以衡量药物有效性的生物标志物。这一切都取决于一种叫做“髓鞘水部分”或MWF的机体部分。它被困在包裹在大脑神经周围的髓磷脂层之间的水不能像漂浮在脑细胞之间的水那样自由移动。MWF测量髓鞘水与脑组织总水含量的比率，并指示髓鞘完整性。研究人员检查了参加ReBUILD试验的50名MS患者，他们被分为两组：第一组在研究的前三个月接受氯马斯汀，第二组仅在第三至第五个月接受，并给予安慰剂开始。他们使用磁共振成像(MRI)测量了患者胼胝体中的MWF，胼胝体是连接大脑左右两侧的神经纤维束，髓鞘致密。研究人员发现，在第一组中，参与者接受抗组胺药后髓鞘水增加，并持续增加直至停药。在第二组中，服用安慰剂时髓鞘水减少，服用氯马斯汀时髓鞘水增加。研究人员还指出，明显的髓鞘再生发生在可见MS病变以外的区域，即髓鞘受损或结疤的区域。根据他们的发现，他们说使用MRI测量胼胝体的MWF变化应该被用作评估髓鞘再生疗法的标准生物标志物。该研究的通讯作者AriGreen说：“这是第一个在MRI上记录的慢性神经系统疾病大脑修复的例子。这项研究提供了第一个直接的、经过生物学验证的、基于成像的证据，证明氯马斯汀诱导的髓鞘修复。这将为未来髓鞘再生疗法的研究设定标准。”该研究的结果证实了之前加州大学旧金山分校使用相同的50名参与者进行的一项研究的结果，该研究发现氯马斯汀减少了延迟的神经信号传导。研究人员说，氯马斯汀刺激负责制造髓磷脂的干细胞分化，并提供了一种不关注免疫系统的治疗多发性硬化症的替代方法。但是，虽然结果很有希望，但他们表示仍需要对治疗进行微调。“在我们可以使用的剂量下，氯马斯汀只能部分有效，”格林说。“它可以起到镇静作用，这对MS患者来说尤其不利。我们希望能开发出更好的药物，但氯马斯汀已被证明是显示髓鞘再生可能性的工具。”未来，研究人员计划研究氯马斯汀治疗早产儿脑损伤的潜力，这些早产儿经常遭受髓鞘损伤。该研究发表在美国国家科学院院刊上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365197.htm

不含麸质的非洲谷物苔麸被发现具有抗氧化特性

不含麸质的非洲谷物苔麸被发现具有抗氧化特性研究人员发现，无麸质谷物苔麸具有有益于人体健康的抗氧化特性。进一步的研究旨在确定高抗氧化性的苔麸品种，这将对无麸质饮食和农业进步产生影响。上图为奥塞纳的研究小组在UNCG种植的植株。图片来源：MartinW.Kane研究人员发现，teff（也被拼写为"tef"）能提高谷胱甘肽（一种在人体内发挥多种作用的抗氧化分子）的水平以及与谷胱甘肽通路相关的基因表达。此外，在对象牙色和棕色的tef品种进行比较时，棕色tef产生的谷胱甘肽水平更高。抗氧化剂能中和人体内不稳定的分子，从而减少对细胞的损害，富含抗氧化剂的饮食与健康益处有关，包括降低罹患心血管疾病和癌症的风险。联合国大学生物学家AyalewLigabaOsena博士说："以前有关于茶叶抗氧化活性的体外研究报告，但还没有使用生理相关细胞模型的研究，人类细胞模型更贴近我们的健康。我们的研究使用了一种被称为THP-1的人类白血病单核细胞，这种细胞被广泛用于疾病研究。"这项研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）的资助和UNCG的种子基金的支持。凭借美国国立卫生研究院新近提供的42.78万美元资助，奥塞纳的实验室目前正在分析85种棕色苔麸，目标是找出抗氧化性最强的品种。"我们发现了一些有前景的品种，"奥塞纳说。"计划分离出调节苔麸抗氧化活性增强的基因，这些基因可用于设计苔麸和水稻等其他作物的抗氧化特性。"他说，从广义上讲，这一研究方向与那些寻求营养丰富、不含麸质的谷物的人们尤其相关。苔麸目前在美国作为饲料作物种植，专卖店磨成面粉供人食用。Osena预计，随着无麸质饮食的出现和流行，苔麸的消费量也将随之增加。这项已发表的研究涉及植物分子生物学、化学和分子毒理学方面的专业知识，是奥塞纳的实验室与加州大学伯克利分校贾振权博士和尼古拉斯-奥伯利斯博士的实验室合作完成的。"它提高了我们的工作效率，并为本科生和研究生的参与提供了很多机会论文的两位作者都是本科生级别的学生研究员。第一作者克里斯托弗-科特（ChristopherCotter）作为学士后学生在奥塞纳实验室工作，目前正在田纳西大学诺克斯维尔分校攻读博士学位。学生合著者埃里克-怀斯南特（EricWhisnant）说："作为一名年轻而充满希望的科学家，我的作品和名字能够出现在出版物上是一个巨大的机遇。"惠斯南特已经获得了UNCG市场营销和金融学士学位，并辅修哲学，他最终计划攻读生物学博士学位。他说他在Osena实验室从事多项茶树研究的经历非常宝贵，为他下一步攻读研究生做好了准备。Osena在埃塞俄比亚的一个农场长大，在那里他种植并经常食用苔麸，对于他来说，长期目标是开发能够帮助农民的技术。他说："我的目标是了解茶籽理想性状背后的遗传学，包括营养质量、抗氧化特性和非生物压力适应性。如果我们有了重大发现，我们就可以把它们带到田间地头，让美国和非洲的种植者一同受益。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399777.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399777.htm

科学家在小鼠体内发现关键蛋白质 有望彻底改变神经修复过程

科学家在小鼠体内发现关键蛋白质有望彻底改变神经修复过程索尔克研究所的研究人员发现，蛋白质Mitf是小鼠周围神经系统修复过程中的关键介质，这表明这是一个很有希望的新治疗靶点。在美国，每年有300多万人受到周围神经病变的影响，由于大脑和脊髓以外的神经受损，他们会感到疼痛和失去知觉。导致这种病症的原因有很多，包括糖尿病、外伤、遗传疾病和感染。索尔克研究所的科学家在小鼠身上发现了一项关于修复周围神经病变中受损神经的重大发现。他们发现，蛋白质Mitf能激活神经系统中特化的许旺细胞的修复功能。这一发现最近发表在《细胞报告》（CellReports）杂志上，它可能为旨在加强修复过程和有效治疗周围神经病变的创新疗法铺平道路。资深作者塞缪尔-普法夫（SamuelPfaff）教授说："我们想知道，在急性创伤、遗传性疾病或退行性疾病等不同情况下，是什么机制控制着周围神经的损伤反应。我们发现，许旺细胞是神经中保护和支持神经元轴突的特殊细胞，它们进入修复状态的途径是由蛋白质Mitf介导的。"左起SamuelPfaff和LydiaDaboussi。资料来源：索尔克研究所外周神经系统由所有神经组成，这些神经从大脑和脊髓分支出来，为我们提供全身的感觉。外周神经中有许多细胞类型，但普法夫和他的团队重点研究的是神经元和许旺细胞（Schwanncell），前者在整个神经系统中传递信息，后者则保护健康的神经元并修复受损的神经元。考虑到由大脑和脊髓组成的中枢神经系统无法修复损伤，外周神经系统修复损伤的能力就显得尤为重要。然而，人们对这一壮举的机制仍然知之甚少。小鼠坐骨神经横截面。资料来源：索尔克研究所为了揭示许旺细胞是如何分化并开始修复周围神经损伤的，研究人员研究了夏科玛利牙病（CMT）小鼠模型，这是一种遗传性神经病。第一作者莉迪亚-达布西（LydiaDaboussi）曾是普法夫实验室的博士后研究员，现任加州大学洛杉矶分校助理教授。她表示："我们的研究结果表明，Mitf开启的基因程序可以修复这些慢性疾病情况下造成的一些损伤，而当关闭这些程序时，疾病症状会变得更糟。"在患有CMT的小鼠身上，研究人员注意到，完成修复的许旺细胞核中含有高水平的Mitf--那里储存着如何成为许旺细胞以及如何进行修复的遗传指令。在研究Mitf和许旺细胞之间的这种关系时，他们发现Mitf在感知到神经元损伤之前一直在许旺细胞的细胞质中。然后，损伤促使Mitf从细胞的细胞质转移到细胞核，并在那里指导许旺细胞进行修复。为了验证Mitf在创建修复许旺细胞中的重要性，研究人员将Mitf完全移除。在创伤和CMT病例中，神经修复在缺少Mitf的情况下都会停止--这证明Mitf是外周神经修复和再生所必需的。达布西认为，Mitf就像一个灭火器。它一直存在于许旺细胞中，直到损伤发生时才被发现。而当损伤发生时，Mitf就会准备就绪，立即开启细胞的修复功能。最令人惊讶的是，Mitf竟然能在像CMT这样的慢性疾病中协调这些修复功能。索尔克大学本杰明-H-刘易斯讲座教授普法夫说："利用许旺细胞修复程序在治疗慢性疾病方面具有巨大潜力。通过靶向治疗，我们有可能促使更多的许旺细胞修复周围神经损伤，并推动慢性病患者完成这些修复。此外，既然我们已经更好地掌握了修复机制，我们就可以看看是否也有可能启动脑干和脊髓的修复"。未来，研究人员希望更具体地研究糖尿病神经病变--最常见的周围神经病变。他们还希望探索加强这种修复途径的治疗方法，以创造更多的许旺细胞来修复损伤，无论损伤的来源是创伤、遗传还是长期发展。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401437.htm