梅德福德/馬薩諸塞州薩默維爾(2019年5月26日)——由塔夫茨大學生物學家領導的研究人員發(fā)現(xiàn)，通過使用一些被稱為“離子藥物”的藥物，可以修復因尼古丁暴露而受損的發(fā)育中青蛙胚胎的大腦。胚胎中的生物電模式，然后修復正常的解剖結構、基因表達和生長正常的大腦功能。今天發(fā)表在《神經(jīng)科學前沿》上的這項研究介紹了基于生物電藍圖恢復胚胎發(fā)育的干預策略，研究人員認為這可以為探索治療藥物幫助修復先天性缺陷提供路線圖。
先前的研究表明，尼古丁可以破壞生長胚胎大腦中正常的電模式，從而基本上洗掉或降低了不同電壓水平的細胞周圍生物電模式的對比度——“模式”，這些模式指導著組織和器官的模式和生長。人體內(nèi)的尼古丁與產(chǎn)前發(fā)病率、嬰兒猝死、注意缺陷多動障礙(ADHD)等認知功能、學習記憶缺陷有關，但該分子如何誘發(fā)腦結構缺陷仍存在諸多疑問。
這組作者使用尼古丁來開發(fā)青蛙胚胎以產(chǎn)生神經(jīng)缺陷，以便確定能夠逆轉這種化學物質有害影響的具體干預措施。他們之前的研究在控制大腦發(fā)育的自然電信號中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的元素，即超極化激活的環(huán)核苷酸門控通道2(HCN2)，它可以恢復生物電模式——就像使用照片編輯工具調節(jié)對比度一樣——并防止尼古丁引起的缺陷。
這項研究有兩個主要的新發(fā)現(xiàn)。首先，與之前的研究不同，即使用一種可以改變HCN2表達的基因療法來修復缺陷，新的實驗表明，不引入基因也可以達到同樣的效果——相反，使用小分子藥物激活HCN2通道已經(jīng)存在于青蛙胚胎中。其次，研究人員已經(jīng)證明，控制大腦發(fā)育的電子模式信息可以從胚胎的遠處重置。
萬尼瓦爾布什的邁克爾萊文教授說：“這項研究的顯著之處在于，當我們在距離大腦一定距離的非神經(jīng)區(qū)域增加HCN2的表達時，我們?nèi)匀豢梢孕迯突蝾A防大腦的缺陷?！彼虼拇髮W文理學院生物學博士，塔夫茨大學艾倫發(fā)現(xiàn)中心主任?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)胚胎某個部位的HCN2不僅可以部分恢復生物電模式，還可以恢復一定距離。”
他補充說：“建造一只完全長大的動物的說明，包括像大腦這樣的復雜器官，分布在胚胎的所有細胞中。”“這些結果表明，我們可能不必直接瞄準受損區(qū)域，但我們可以用藥物代替基因操縱，這為生物醫(yī)學部署提供了許多機會?！?
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