美科學(xué)家實現(xiàn)神經(jīng)元軸突精確連接
日期:2011-10-31 09:52:04
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)10月26日報道,美國麻省理工學(xué)院最近開發(fā)出一種新方法,能在實驗皿上誘導(dǎo)神經(jīng)元在精確的位置形成軸突連接。研究人員指出,通過這種方法,在可控制的條件下,能迅速、大規(guī)模地篩選新藥,幫助提高老年癡呆患者的認(rèn)知能力。相關(guān)論文發(fā)表在10月25日的《自然·通訊》雜志網(wǎng)站上。
大腦約有1000億個神經(jīng)元,每個神經(jīng)元通過突觸和其它上千個神經(jīng)元相連,它們釋放神經(jīng)傳導(dǎo)素把信號傳給其它神經(jīng)元,實現(xiàn)信息共享、協(xié)調(diào)運作、形成記憶等,破壞突觸連接會導(dǎo)致神經(jīng)紊亂,記憶力下降、自閉癥、老年癡呆等。許多科學(xué)家認(rèn)為,加強突觸連接能治療這些病癥以及老化導(dǎo)致的腦功能下降。
目前,實驗室誘導(dǎo)生長的神經(jīng)元一般只能形成一大堆雜亂無章的連接,很難用于研究。麻省理工電力工程副教授麥米特·雅尼克和同事設(shè)計出一種新方法,讓每個突觸前神經(jīng)元(將信息傳遞給突觸的神經(jīng)元)都生長在實驗皿上的單獨分隔室中,分隔室只有一個微小開口通道與其它分隔室相連。突觸前神經(jīng)元將長長的軸突從這些通道里送出來,進(jìn)入其它分隔室,才能與其它的神經(jīng)元形成突觸連接?!坝眠@種方式,我們就能誘導(dǎo)突觸在非常精確的位置形成連接。”雅尼克說,一個實驗皿上能培養(yǎng)數(shù)十萬個突觸,然后用它們來測試各種潛在的藥物。這種技術(shù)還能探測突觸強度的變化,敏感度是現(xiàn)有方法的10倍。
研究人員還用這種新技術(shù)對HDAC抑制劑(組蛋白去乙酰酶抑制劑)的多種變體進(jìn)行了測試。HDAC是一種酶,能控制細(xì)胞核內(nèi)DNA纏繞的緊密程度,能使DNA解旋以確定那些基因需要被復(fù)制和表達(dá)。目前,HDAC抑制劑被用來開發(fā)治療老年癡呆及其它神經(jīng)退行性疾病的藥物。他們的目標(biāo)是找到一種特殊的HDAC抑制劑,打開能強化突觸連接的基因。經(jīng)過測試,他們識別出幾種能加強突觸連接的HDAC抑制劑,最好的一種能將連接強度提高300%。
托馬斯·杰斐遜大學(xué)神經(jīng)科學(xué)副教授馬修·達(dá)瓦對此表示,新技術(shù)克服現(xiàn)有突觸生長方法的缺點,為人們研究突觸的形成打開了新的大門。而在未來的研究中,這一系統(tǒng)也能用于檢驗大腦不同腦區(qū)的各種神經(jīng)元之間的連接,比如自閉癥患者腦中被損壞的連接。