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三篇Nature | 关注“脑科学与类脑研究”重大研究项目
来源:      时间:2021-11-15

这几天霸屏的新闻中,关于科技部发布的科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度申报指南,不可避免地成为科学界的讨论热点。

“指南”中明确指出:脑科学与类脑研究重大项目2021年度围绕脑认知原理解析,认知障碍相关重大脑疾病发病机理与干预技术,类脑计算与脑机智能技术及应用,儿童青少年脑智发育,技术平台建设等5个方面开展研究。

下面我们就针对这些方向,解读三篇先后发表在Nature上的文章,希望能给我们的科学家提供一些研究思路。

宫内胚胎鼠脑原位转染

一:

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链接:

https://www.nature.com/articles/ng.2613/

摘要:

在这里我们报道了一些发现,在皮质发育畸形(MCD)的受试者中,多个致病错义的突变,TUBG1,DYNC1H1和KIF2A, 以及一个单一的种系嵌合体KIF5C突变。

我们在DYNC1H1发现了突变经常复发,这意味着该基因是无法解释的MCD的主要发生位点。同时我们进一步发现,KIF5C, KIF2A和DYNC1H1影响ATP水解,蛋白质折叠以及微管binding。

而且,我们发现抑制小鼠的Tubg1基因在体内的表达,会干扰神经元的迁移,同时在酵母中表达改变的γ-tubulin蛋白质,会干扰正常的微管的行为。

我们的数据揭示了中心体和微管相关的蛋白质在皮质发育的重要性,并且阐述,微管依赖的有丝分裂以及有丝分裂后期进程是皮质发育畸形的主要原因。

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二:

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链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12791-5

摘要:

星形胶质细胞在神经组织中扮演很重要的角色,它形成了连续的网络,展现了重要的局部异质性。这里,我们利用了一种大体积彩色成像方式来研究在小鼠皮层上的星形胶质细胞发育,进行多克隆谱系追踪。

我们揭示,皮质星形细胞克隆与它的“邻居”混杂交错,在空间组织、生成细胞的数量和亚型方面表现出广泛的变异性。克隆通过3D空间分散进行发育,而在单个水平上,星形细胞逐渐获得其复杂的形态。

此外,我们发现,星形胶质细胞,由分散在新皮质的心室祖细胞分化产生星形胶质细胞之前和之后,星形胶质细胞的网络就已经提供,引起原生质体和软脑膜星形胶质细胞亚型。

这些数据表明揭示了一种模型,星形细胞前体以非有序的方式围产新皮质,周围的环境可能决定星形细胞克隆扩张和最终的形态类型。

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早产儿低氧诱导脑损伤

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链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14762-7

摘要:

由早产对发育中的大脑造成的缺氧损伤会导致许多解剖学变化,包括对脑室周围白质的损伤,这会导致神经胶质细胞的丢失、髓鞘形成的显着破坏,从而导致伴随终生的认知和行为障碍。

令人鼓舞的是,环境因素可以改善这些神经系统疾病;然而,潜在的细胞机制仍然未知。我们发现早期和持续的环境刺激可以选择性地增强内源性的修复白质的发育,依靠促进少突胶质细胞成熟、髓鞘形成和围产期脑损伤后的功能恢复。

这些影响需要更多地接触社会化、体育活动和对周围环境的认知增强——一个完全丰富的环境。使用 RNA 测序,我们确定了少突胶质细胞对缺氧脑损伤的特异性反应,并揭示了参与刺激诱导恢复的分子机制。

综上,这些结果表明,通过调整新生儿环境诱导的髓鞘可塑性可以作为早产的治疗策略。

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