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可以修复大脑和脊髓功能的新分子

研究人员创造的一种分子可以恢复患有神经疾病(包括小脑性共济失调,阿尔茨海默氏病和脊髓损伤)的小鼠的脊髓和大脑失去连接。这项研究由位于剑桥的医学研究理事会分子生物学实验室(MRC LMB)的科学家以及来自日本和德国的合作者参与,描述了该分子如何修复细胞以及疾病和损伤小鼠模型中的功能。

受脑细胞通常连接方式的启发,研究人员创建了一个合成的“分子桥”,该分子桥可以进行新颖的相互作用,并为神经回路修复和重塑中的许多应用打开了道路。该设计于本周在《科学》杂志上发表,可以扩展为连接其他类型的细胞,也可以用于消除其他疾病(如癫痫病)的连接。

小脑蛋白1是一种分子,它在称为突触的特殊接触点上将发送信号的神经元细胞与接收信号的神经元细胞(发送者和接收者)联系起来。这就是为什么小脑蛋白1和相关蛋白(称为“突触组织器”)对于帮助建立构成所有神经系统功能基础的广泛交流网络至关重要。

该团队想知道他们是否可以剪切并粘贴来自不同组织分子的结构元素以生成具有不同结合特性的新分子。其中一种被称为CPTX的产品被发现并具有在细胞培养物中组织神经元连接的出色能力。

MRC分子生物学实验室的Radu Aricescu说:“大脑或脊髓受损通常首先涉及神经元连接的丧失,最终导致神经元细胞死亡。在神经元死亡之前,有一种原则上可以逆转这一过程的机会之窗。我们创造了一种分子,我们相信该分子将以简单有效的方式帮助修复或替换神经元连接。它在细胞中的良好表现使我们倍受鼓舞,我们开始寻找在疾病或损伤的小鼠模型中,我们看到了突触和神经元变性的丧失。”

在成功的细胞培养实验之后,研究小组测试了其分子在小脑性共济失调小鼠中的作用。小脑性共济失调可能由多种疾病引起,患者的平衡,步态和眼球运动存在问题。

研究小组将他们的分子注射到这些小鼠的大脑中,观察了神经元组织的修复以及运动功能的改善。这些结果进一步鼓励了他们,探索了在其他神经元缺失和变性的小鼠模型(例如阿尔茨海默氏病和脊髓损伤)中是否可以观察到类似的效果。

结果在所有动物模型中均十分惊人,神经元连接得以恢复,记忆,协调和运动测试得到改善。他们看到了对脊髓损伤的最大影响,在脊髓损伤中,单次注射到损伤部位后,其运动功能至少恢复了七到八周。在大脑中,在较短的时间内观察到了注射的积极影响,在共济失调模型中仅观察到约一个星期。结果,当前正在开发新的和更稳定的CPTX版本。

研究小组警告说,要弄清小鼠中的这些发现是否适用于人类,还需要做更多的工作。科学家们很高兴看到这些结果证明了可以重建受损连接的概念,并且他们的研究中描述的原理可以用于研究与神经元连接性降低相关的其他疾病。

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