发光的脑细胞照亮了中风恢复研究
一种有前途的策略可以帮助中风患者康复,移植神经祖细胞以恢复功能丧失,这些细胞需要很多细胞。他们应该知道如何融入成熟(但受损)的大脑。细胞需要帮助。
为了提供这种帮助,埃默里大学医学院的研究人员开发了一种“视光动力学”方法,用于修改广泛使用的神经科学工具。移植细胞需要繁殖的刺激来自大脑内产生的光。在中风的小鼠模型中,神经祖细胞接受光刺激,其促进小鼠的功能恢复。
结果计划在Journal of Neuroscience上发表。
神经科学爱好者可能熟悉光遗传学,这使得科学家可以方便地研究大脑,在开关翻转时激活或抑制神经元群。(在许多实验室都可以找到带有光纤电缆的老鼠。)由医学博士,医学博士,医学博士和医学博士Ling Wei领导的Emory研究人员想要去除电缆:即弄清楚如何选择性地刺激大脑细胞非侵入性。
他们与Jack Tung博士,Ken Berglund博士和Robert Gross医学博士合作,他们创造了“发光蛋白”,这种蛋白质既具有光敏性,又在提供一种名为CTZ(coelenterazine)的化学物质时产生自己的光。蛋白质组分来自Volvox藻类和Gaussia princeps,一种生活在深海中的指甲大小的甲壳类动物。
Yu和Wei正在寻找方法来诱导神经祖细胞 - 能够繁殖和分化成成熟神经元 - 在中风破坏后在大脑中存活。他们正在使用鼠标模型,其中大脑一侧的感觉和运动区域受损。
“将细胞放入受损大脑然后不再照顾它们是不够的。”俞说。“如果我们期望祖细胞分化并成为功能性神经元,那么细胞必须接受刺激,模仿它们在大脑中会看到的那种活动。它们还需要生长因子和支持性环境。”
Yu和Wei在埃默里大学医学院的麻醉学系,而Tung,Berglund和Gross则在佐治亚理工学院和Emory的神经外科和Wallace H. Coulter生物医学工程系工作。
在当前论文中描述的实验中,科学家们将编码发光蛋白的基因引入诱导多能干细胞,培养后形成神经祖细胞。在中风后一周将神经祖细胞递送到小鼠的脑中。当由发光蛋白作用时发光的CTZ然后每天鼻内提供两次,持续两周。Yu指出,鼻内分娩可绕过血脑屏障,重复给药在临床上是可行的。可以在细胞移植区域中检测生物发光,并且在CTZ施用后约1小时可见生物发光。
CTZ在祖细胞中促进了一系列积极作用:更多的存活和完整的轴突,更多的脑内连接和更好的电刺激反应。它还促进了小鼠患肢功能的恢复。对小鼠进行如下活动的测试:接触和抓住食物颗粒,或从爪子上除去粘合剂点。在年轻小鼠中,CTZ和祖细胞一起可以使受中风影响的肢体的使用恢复到正常水平,甚至在较老的小鼠中,它们产生部分功能恢复。