研究人員使用生物電藥物來預(yù)防或修復(fù)青蛙大腦發(fā)育中的缺陷

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(xué)生物學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)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(fù)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(fù)正常的解剖結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)和生長(zhǎng)正常的大腦功能。今天發(fā)表在《神經(jīng)科學(xué)前沿》上的這項(xiàng)研究介紹了基于生物電藍(lán)圖恢復(fù)胚胎發(fā)育的干預(yù)策略，研究人員認(rèn)為這可以為探索治療藥物幫助修復(fù)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(zhǎng)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(xì)胞周圍生物電模式的對(duì)比度——“模式”，這些模式指導(dǎo)著組織和器官的模式和生長(zhǎng)。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(dòng)障礙(ADHD)等認(rèn)知功能、學(xué)習(xí)記憶缺陷有關(guān)，但該分子如何誘發(fā)腦結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)這種化學(xué)物質(zhì)有害影響的具體干預(yù)措施。他們之前的研究在控制大腦發(fā)育的自然電信號(hào)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(fù)生物電模式——就像使用照片編輯工具調(diào)節(jié)對(duì)比度一樣——并防止尼古丁引起的缺陷。

這項(xiàng)研究有兩個(gè)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(dá)的基因療法來修復(fù)缺陷，新的實(shí)驗(yàn)表明，不引入基因也可以達(dá)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(yuǎn)處重置。

萬尼瓦爾布什的邁克爾萊文教授說：“這項(xiàng)研究的顯著之處在于，當(dāng)我們?cè)诰嚯x大腦一定距離的非神經(jīng)區(qū)域增加HCN2的表達(dá)時(shí)，我們?nèi)匀豢梢孕迯?fù)或預(yù)防大腦的缺陷。”塔夫茨大學(xué)文理學(xué)院生物學(xué)博士，塔夫茨大學(xué)艾倫發(fā)現(xiàn)中心主任?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)胚胎某個(gè)部位的HCN2不僅可以部分恢復(fù)生物電模式，還可以恢復(fù)一定距離?！?

他補(bǔ)充說：“建造一只完全長(zhǎng)大的動(dòng)物的說明，包括像大腦這樣的復(fù)雜器官，分布在胚胎的所有細(xì)胞中?！薄斑@些結(jié)果表明，我們可能不必直接瞄準(zhǔn)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(xué)部署提供了許多機(jī)會(huì)?！?

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