人類大腦或許是全宇宙中zui復雜的研究對象了,其中包含有860億不同類型的細胞,這些細胞能夠制造超過100萬億個信息連接,對于研究人員而言這種復雜性讓他們望而生畏,當然很多科學家也希望能夠通過研究闡明大腦中這種錯綜復雜的網絡如何產生出正常的認知信息,同時又是如何誘發神經變性疾病發生的。
當遇到復雜性的研究時,科學家們往往會從小事做起,在過去10年里,神經生物學家們開發出了一種名為“光遺傳學”的新型工具,其能夠利用光束以遺傳和空間的精度來開啟或關閉大腦神經網絡中細胞的表達;利用這種工具研究者希望能夠逆向工程化地研究大腦功能的原則。
日前,一項刊登在雜志Cell Chemical Biology上的研究報告中,來自加州大學舊金山分校(UC San Francisco)的科學家們就開發出了一種新型的光遺傳學工具,其能夠用來*消除活體動物大腦神經網絡中的單一細胞,研究者認為,這種名為miniSOG2的新型工具能夠幫助進行更加化的實驗來幫助研究者理解單一細胞如何聚集促成大腦整體功能的發揮。
文章中,研究者利用果蠅的外周神經元進行研究遺傳修飾,使得神經元細胞能夠發光,隨后研究者將兩種神經元暴露于特殊的藍光下,從而誘發miniSOG2產生活性氧,再將細胞暴露于毒性分子中,zui終誘發細胞自我毀滅,24小時后進行第二次成像研究者發現,這種神經元已經*消失了,而另外兩種未暴露于藍光下的神經元卻依然完整。在第二組實驗中,研究者想通過研究闡明這種新技術是否能夠用于研究所有種類的細胞(并不僅僅是神經元細胞),他們發現,去除果蠅幼蟲機體中特定發育的細胞會引發成年果蠅翅膀發生特殊的結構改變,這就表明,這種新技術或許就能夠用于研究單一細胞如何影響整個有機體的發育情況。
Xiaokun Shu教授說道,很多疾病都是由重要的細胞死亡而誘發的,比如,帕金森疾病就是由于大腦中多巴胺能神經元的死亡而引發的一種神經變性疾病,基于本文研究,我們就能夠在動物機體中模擬該神經元缺失的狀況,這對于后期深入理解多巴胺能神經元的正常功能,以及開發治療諸如帕金森等疾病的新型療法都提供了新的線索和希望。
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