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加州大学圣地亚哥分校的生物学家发现了修复神经损伤的基因

加州大学的生物学家,圣地亚哥已经鉴定了70多种基因,在伤害后在再生神经中发挥作用,为生物医学研究人员提供了有价值的遗传引导,用于制定疗法,以修复脊髓损伤和其他常见的疗法中风等神经损伤。

在9月22号的杂志上神经元,科学家详细的654个基因怀疑详尽的为期两年的调查后,他们的发现是参与调节的轴突生长,线状的是传递电脉冲到其他神经细胞的神经细胞的扩展。从他们的大规模遗传筛查中,研究人员确定了70个基因,促进损伤后轴突生长,六种抑制轴突的重新生长的更多基因。

“我们对Axons如何在他们损坏后重新成长的情况不太了解,”UC San Diego教授Andrew Chisholm说。“当你对你的脊髓受伤或者你有一个脑卒中时,你会对你的轴突造成很多伤害。在大脑或脊髓中,再生是非常效率的。这就是为什么脊髓损伤基本上无法治愈。“

Chisholm和UC San Diego生物学教授和HHMI调查员Yishi Jin领导着合作研究团队,其中还包括俄勒冈大学的研究人员。

虽然科学家近几十年来良好地了解神经细胞或神经元如何在发展胚胎中发展它们的联系,但是在轴突被损坏时,成年动物和人类如何修复 - 或者未能修复这些连接。

12  - 伤后24小时

在受伤后再生12小时(左)和24小时(右)。信誉:陈辰,宇宇宙圣地亚哥

“有许多未参与早期发展的过程,参与将神经元切换到这种重新生长模式,”Chisholm说。“本质上,我们发现的是人们以前没有怀疑以前成为这个过程的一部分的基因。”

特别感兴趣的UC San Diego生物学家是六种似乎抑制轴突的生长的基因。

“发现这些抑制剂的发现可能是最令人兴奋的发现,”Chisholm表示,因为识别和消除轴突的重新生长的抑制因素可能是必不可少的,这是促进修复脊髓的轴突重新生长的生化途径。伤害和其他类型的神经损伤。

科学家们还惊讶地发现,他们发现的一些与轴突再生有关的基因还具有其他功能,比如调节神经递质的释放。

“这在很大程度上意外,”Chisholm说。“这些基因并未涉及以前的轴突的重新生长。”

为了找到76个基因,研究人员对已知超过10,000个微小的实验室蛔虫进行了艰苦的实验C.秀丽隐形。第一步是对这些透明蛔虫中的654个基因中的每一个进行基因突变,这些基因被怀疑在调节蠕虫、果蝇和老鼠的轴突再生中发挥了作用。然后,他们用绿色荧光蛋白标记蛔虫的神经元,并用精确的外科激光损伤了一个特定的轴突。

“目标是以最简单的形式研究这个过程,”Chisholm说。“因为动物基本上是透明的,我们可以看到表达这种绿色荧光蛋白的轴突。”

24小时后,通过检查受损轴突的重新生长或停止生长,科学家们能够确定这654个基因中哪些对轴突的重新生长是重要的。

Chisholm表示,虽然鉴定的76个基因被认为在哺乳动物和蛔虫中具有类似的作用,因为它们的功能是通过进化的生物“被保守”,他和他的研究团队现在与其他调查人员合作进行小鼠的实验为了验证这种连接并确定这些基因中哪一个最重要的重要性。

“蠕虫显然不同于哺乳动物,”他补充道。“但会有一个保守分子核心在做同样的工作。”

除了Chisholm和Jin之外,涉及该研究的UC San Diego生物学家是Lizhen Chen,Sizing Wang,Anindya Ghosh-Roy,Thomas Hubert,Dong Yan和Zilu Wu。俄勒冈大学的肖恩奥鲁克和布鲁斯Bowerman也是团队的一部分。

该研究项目得到了国家卫生研究院和霍华德休斯医学院的补助金。


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