重磅級文章解讀腦細胞領域研究進展

大腦對於科學家們而言一直是一個非常神秘的器官，因為很多疾病都與大腦功能直接相關，比如阿爾茲海默病等，而長期以來科學家們一直希望深入解析腦細胞功能，探索大腦的奧秘，本文中，小編就對近期和腦細胞相關的重要研究進行了整理，分享給大家！

【1】Cell Stem Cell：大腦幹細胞僅具有有限的全能性，創造全新的腦細胞仍任重道遠

doi：10.1016/j.stem.2018.01.003

過去人們都以為個體的腦細胞數量從出生開始就已經被確定了，直到USCF的Arturo Alvarez-Buylla博士等人證明鳥內以及小鼠的腦細胞中存在一定數量的幹細胞，這部分細胞在個體一生的過程中會不斷地產生新的神經元。

此後，研究者們一直不斷地探究如何能夠通過刺激幹細胞增殖能力提高大腦的功能。

許多研究者們都認為，體內大部分幹細胞都能夠無限地產生新的細胞，但最近由來自Alvarez-Buylla實驗室做出的研究結果表明事實並非如此。

通過標記活體小鼠大腦中的幹細胞，從而追蹤其子代的命運，研究者們發現這些細胞並不是以"自我更新"的方式複製的。事實上，大部分幹細胞分裂後都會轉化為神經元，進而幹細胞的數量會逐漸降低。

【2】Science：全球首個活人腦細胞資料庫公布

據美國《科學》雜誌近日報道稱，艾倫腦科學研究所日前公布了全球首個活人大腦細胞資料庫，該資料庫信息可公開獲取。在人類理解大腦的道路上，這一成就為科學家提供了深入探究人腦的重要資源，同時以前所未有的獨特性，幫助醫學界確定健康與患病大腦之間的不同。

2002年，微軟公司共同創始人之一保羅·艾倫出資一億美元成立了艾倫腦科學研究所，該機構自建成起一直進行大腦基因圖譜的研究工作，並成功繪製出兩個迄今最完整的人腦基因圖譜，為神經科學研究提供了重要的數據支撐。

而此次，該研究所公布了首個存活的人腦細胞資料庫。資料庫包含了36名患者的300個皮層神經元電屬性數據和其中100個細胞的3D重建信息，以及來自另外3名患者的1.6萬神經元的基因表達數據。

【3】Nat Commun： 腦細胞死亡與阿茲海默症發病之間的關係

最近，科學家滿發現通過敲除成年小鼠體內一種叫做"LSD1"的調節基因會導致基因整體活性的變化，從而產生類似於阿茲海默症的效應。

同時，研究者們還發現患有阿茲海默症以及額頂葉痴呆的患者大腦樣本中的LSD1蛋白的活性也發生了異常。基於上述發現，作者認為LSD1在這些疾病的發生過程中可能起著關鍵的作用，也是潛在的藥物靶點之一。相關結果發表在《Nature Communications》雜誌上。

在大腦中，LSD1（lysine specific histone demethylase 1）負責沉默或關閉基因的表達活性。通過敲除成年小鼠體內的LSD1基因，作者發現這些小鼠的認知能力出現了下降或癱瘓。突變體小鼠大腦神經元出現大量死亡的現象，這預示這阿茲海默症或FTD的發生。

"以這些小鼠為研究對象，我們跳過了常見的引發痴呆症的蛋白，而直接對下游的效應進行了研究"，該文章的作者，來自埃默里大學醫學院細胞生物學助理教授David Katz說道。

【4】Neuron：成體腦細胞基因編輯調控個體運動

doi：10.1016/j.neuron.2017.06.002

來自華盛頓大學醫學院的研究者們最近開發出了一種新的技術，能夠將基因轉入成體大腦的特定細胞中。這一技術已經在動物水平上得到了驗證。最近的這一研究結果表明，該技術能夠用於改變腦迴路的功能，並改變動物的行為，相關結果發表在《Neuron》雜誌上。

該研究的通訊作者，來自華盛頓大學的生理學與生物物理學副教授Gregory Horwitz認為這一研究能夠幫助科學家們更好地理解特定的細胞類型對大腦複雜的信號傳遞的功能。他們希望這一研究能夠幫助開發出新的，針對特定疾病的療法，例如癲癇等。

這一研究中，作者們將基因插入了小腦結構的細胞內部。小腦的主要功能是負責機體的運動，小腦功能的紊亂會造成方向感的缺陷。最近的研究表明小腦對於學習有一定的作用，而且可能與自閉症以及精神分裂症的疾病的發生相關。

【5】Int J Neuropsy：重磅！科學家揭示炎症影響腦細胞「壽命」的分子機制

doi：10.1093/ijnp/pyx083

日前，一項刊登在國際雜誌the International Journal of Neuropsychopharmacology上的研究報告中，來自倫敦大學國王學院的研究人員通過研究闡明了血管炎症影響腦細胞產生和死亡的分子機制，相關研究或為後期開發新型抗抑鬱葯提供新的線索和思路。

越來越多的研究證據都表明機體高水平的炎症是誘發至少三分之一患者出現抑鬱症的重要生理性異常表現，然而本文研究首次發現，機體炎症或許會通過減少新生腦細胞的產生及加速大腦中現存細胞的自然死亡，來增加個體患抑鬱症的風險。利用由人類腦細胞組成的研究模型，研究人員檢測了IFN-α蛋白對腦細胞的效應，IFN-α能夠激活機體免疫系統，並且誘導健康人群出現抑鬱症癥狀。

研究人員尤其調查了神經發生過程中腦細胞所受到的影響，神經發生過程常常是在海馬體中進行的，而海馬體區域主要參與抑鬱症和抗抑鬱反應的發生，神經發生效應常常會被抑鬱症和慢性壓力所降低，而且這種效應降低常常被認為和抑鬱症的發生具有臨床相關性。研究者表示，IFN-α蛋白能夠降低腦細胞的產生，並且增加海馬體中腦細胞的死亡水平，研究人員通過調節四種炎性蛋白的水平發現了上述結論，炎性蛋白能夠激活機體免疫反應，並且調節和抑鬱症相關的不同大腦功能。

【6】Science：腦細胞被低估 60 年

doi：10.1126/science.aaj1497

一項最新神經科學研究認為，腦細胞的能力被低估了 60 年。該研究提示人們需要改變對神經細胞學習機制的陳舊理解。

美國加州大學的科學家觀察到，大腦細胞的活動能力遠遠超過以前所認識。科學家描述，當注意大腦神經細胞的樹狀突起時，它們能主動發出比以前認為多 10 倍的電活動信號。

這個結果令科學家很驚訝，因為 60 年來，科學界一直認為大腦神經細胞不過是被動的感受外來信號，它的樹狀突起所發出的信號受與之相連的細胞體（soma）部位嚴格控制。

大腦神經細胞可分樹狀突起（樹突）、細胞體及軸狀突起（軸突）三個部分。「樹狀突起的物質總量占整個神經組織的 90%，」加州大學的神經學家麥達（Mayank Mehta）解釋，「現在我們知道了，這些樹狀突起比細胞體更為活躍，這改變了我們以前對大腦處理信息方式的理解。」

【7】Science：鑒定出導致腦細胞死亡的罪魁禍首

doi：10.1126/science.aad6872

儘管存在不同的觸發物，相同的一連串分子事件似乎導致中風、腦損傷和甚至阿爾茨海默病等神經退行性疾病中的腦細胞死亡。如今，在一項新的研究中，來自美國約翰霍普金斯大學的研究人員說，他們精確地發現一種位於這一連串事件末端的蛋白，即一種通過切割細胞的DNA給予致命性打擊的蛋白。他們說，這一發現潛在地為開發預防、阻止或削弱這一過程的藥物打開新的大門。相關研究結果發表在2016年10月7日那期Science期刊上，論文標題為「A nuclease that mediates cell death induced by DNA damage and poly(ADP-ribose) polymerase-1」。

這些新的實驗是在實驗室培養的人細胞中開展的，並且是建立在約翰霍普金斯大學醫學院細胞工程研究所主任Ted Dawson博士和神經學教授Valina Dawson博士早前研究的基礎上。他們的研究團隊發現儘管存在非常不同的病因和癥狀，腦損傷、中風、阿爾茨海默病、帕金森病和罕見的致命性遺傳病亨廷頓氏舞蹈病具有相同的一種獨特的被稱作parthanatos （希臘神話中死亡的象徵）的「程序性」腦細胞死亡機制，以及參與這一過程的酶PARP。

Ted Dawson說，「我不能夠過分強調一種重要的細胞死亡形式是什麼；它在幾乎所有的細胞損傷類型中發揮作用。」他的研究團隊與Valina Dawson研究團隊花了幾年時間來揭示parthanatos的一連串事件和所涉及的蛋白的作用之間存在的任何關聯。

【8】Cell：易碎基因雖促疾病 但增加腦細胞多樣性

doi：10.1016/j.cell.2015.12.039

最近，一項刊登於國際雜誌Cell上的研究論文中，來自霍華德休斯頓醫學院（HHMI）的研究人員通過研究在大腦幹細胞中鑒別出了27個基因更易於引發特定類型的DNA損傷，這些基因的易碎性或可幫助解釋為何其會在癌症中經常發生突變或被剔除，以及引發神經精神疾病，但這些基因的易碎性或許也會通過產生多樣化的神經元對大腦帶來一定益處。

DNA的破碎聽起來好像細胞發生了大災難一樣，而且其會經常發生，未經修復的DNA損傷通常會殺死細胞或者引發細胞癌變；但破碎的DNA或許並不總是壞事情，隨著免疫系統的B細胞準備製造抗體來抵禦病原體時，其通常會故意破碎隨後重排抗體基因。DNA破碎從另一個角度來講或許是有益的，研究者發現神經元會經常失去、複製或者重排其DNA元件，如果其重排DNA就會增加神經元功能的多樣性，儘管這些基因組改變背後的機制還沒有被完全闡明，但某些結果或許會通過原始的神經幹細胞或祖細胞的DNA破碎來產生。

【9】Nature：成人腦細胞真的死一個少一個

在過去半個多世紀里，神經科學領域的一大爭論在於人類的大腦是否能終身更新。而今天在線發表在《自然》上的一項研究則近乎為這場爭論划上一個悲傷的休止符——研究人員們發現，人類海馬體中的神經元在童年就停止了新生。那些期待大腦能不斷更新，永葆青春的人，恐怕要對此失望了。

事實上，在神經科學研究的早期，人們一直以為大腦在出生前，就停止了新神經元的製造。然而在上世紀60年代，來自MIT的科學家們發現，成年小鼠依舊可以形成新的神經元，一舉打破了神經科學的教條；80年代，洛克菲勒大學的Fernando Nottebohm教授團隊進一步發現，一些鳴禽的大腦在成年後也會產生新的神經元，並且使用終身。這些發現激起了人們的興趣——人類大腦在成年後，神經元也會更新換代嗎？儘管有著不少研究，但人們對此一直沒有明確的結論。

【10】Stem Cell Rep： 大腦關鍵細胞可用於治療阿茲海默症

doi：10.1016/j.stemcr.2018.01.021

最近，來自瑞典的研究者們發表了一種能夠適用於工業生產的大腦星形細胞構建方案。這項工作將能夠幫助開發包括阿茲海默症在內的多種疾病的治療手段。

星形細胞主要存在於大腦以及脊椎中，它們被認為是連接神經元細胞的"膠水"。但最近的研究進展表明其具有更多重要的作用。星形細胞參與調控了大腦一系列複雜的功能，而且與多種神經疾病，例如阿茲海默症等的發生十分關鍵。

但星形細胞的研究往往存在很多問題。例如人體的星形細胞比小鼠的要更加複雜，而且目前已有的模型對於設計藥物或療法並不有效。

在最近這項研究中，作者通過ips的技術將皮膚細胞誘導轉化為多能性幹細胞，之後，研究者們可以產生無限數量的星形細胞，這對於工業界的大規模使用具有重要的意義。

"歷史上很多藥物開發的臨床試驗都以失敗告終，因此葯企往往十分重視開發以人源細胞為基礎的藥物篩選系統"，作者們說道："我們的研究則著重於開發一種能夠模擬胚胎髮育階段產生的星形細胞的細胞模型"。

來源：生物谷如有侵權請聯繫刪除

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