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人类或有机会修饰大脑发育过程

2018-02-25 15:06:25       来源:科技日报

在英国《自然》杂志25日发表的两项神经科学成果中,美国科学家报告了发育中人脑的两个三维模型,这些系统让研究人员有机会在培养的细胞中研究和修饰大脑发育的关键过程,对理解正常的大脑发育和某些疾病(如自闭症谱系障碍和精神分裂症)的神经发育根源很有帮助。

随着人类胎脑的发育,γ-氨基丁酸能神经元会从腹侧迁移到背侧前脑,在此建立连接并融入皮质回路,这一过程对中枢神经系统非常重要。

在第一篇论文中,斯坦福大学医学院研究团队通过创建类似腹侧或背侧前脑细胞的3D球状体来为这一过程建模,研究人员在培养皿中将这些3D球状体组装起来,促使细胞迁移和功能性人脑皮质回路发育。他们使用了Timothy综合征患者的细胞,该病又名遗传性长QT综合征的8型,是与自闭症和癫痫相关的疾病。当研究人员利用其创建培养系统时,细胞迁移的模式发生了改变,为胎脑发育后期的疾病过程提供了有用模型。

在第二篇论文中,哈佛大学研究人员宝拉·阿罗塔及同事描述了可以在培养基中维持9个多月的大脑细胞器,为分析相对晚期的神经元成熟事件提供了窗口。这些“类大脑”细胞团包含各种各样的细胞类型,其中一些可自发形成活动神经元网络。

有趣的是,由于第二项研究中所述细胞器含有各种视网膜细胞,因此可利用光来操控神经元网络的活动。目前神经科学领域广泛使用光遗传学技术来开展研究,即利用光来控制经改造而表达光敏蛋白的细胞的活动,而该系统有望提供一种无需依赖遗传修饰来控制神经元活动的方法。

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