03.05 腦科學頂刊導讀007期|iScience 2020


腦科學頂刊導讀007期|iScience 2020_01

iScience是Cell Press細胞出版社旗下 交叉學科開放獲取期刊

1,Enhancer-Driven Gene Expression (EDGE) Enables the Generation of Viral Vectors Specific to Neuronal Subtypes

增強子驅動的基因表達(EDGE)能夠產生針對神經元亞型的病毒載體


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根據挪威科技大學Kavli系統神經科學研究所、神經計算中心、美國俄勒岡大學神經科學研究所的論文顯示,雖然最近已經開發了很多分子工具用於研究神經迴路,但由於天然啟動子幾乎一直都缺乏足夠的特異性,因此,部署它們到特定神經元亞型的能力是有限的。筆者發現,將在特定腦區具有獨特活性的增強子與異源的最小啟動子相結合,可以產生更具解剖學特異性的轉基因小鼠。我們將這種方法稱為EDGE(Enhancer-Driven Gene Expression,增強子驅動的基因表達)。本文將這一策略擴展到病毒(rAAV)載體的生成,表明一些EDGE rAAV可以再現相應轉基因系在野生動物中的特異性,甚至在另一個物種中也是如此。因此,我們認為通過本方法,有望在野生動物中實現迴路特異性操作,這不僅可以增強我們對大腦功能的理解,甚至可能會開創大腦疾病的新療法。

2,綜述:仿生材料及其在三維神經環境建模中的應用


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大腦是一個複雜的三維結構,它作為一個局部環境,直接影響著神經元的生存、增殖、分化、遷移和可塑性。為了探索損傷和疾病對這些細胞的影響,我們需要構造一個人工模擬環境。在人工生物材料中對幹細胞、神經前體細胞和神經元的三維培養,已經顯示出比傳統的二維培養更優越的仿生特性,能夠直接再現細胞—細胞和細胞—細胞外基質相互作用。墨爾本大學的Clare L. Parish教授和澳大利亞國立大學的David R. Nisbet教授在本綜述中討論了生物材料的優點:它能夠用作影響神經元命運的先進細胞培養工具,以及體內微環境的體外模型。本文重點介紹了在神經網絡及其與神經發育有關功能研究領域中,最前沿的生物材料方法,並就研究健康和患病的神經系統時如何設計和編程這些材料,提出了各自的觀點。

3,視覺和嗅覺輸入疊加的社會互動對晝夜節律的正面影響


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運動活動的晝夜節律模式受到社會互動的影響。對昆蟲的相關研究表明了揮發性氣味和嗅覺系統的重要性。野生型果蠅能夠立即適應新的光—暗(LD)週期節律,而CryB和JetC突變體的適應能力較弱。上海交通大學的平勇教授團隊近日發現,當與WT雌性果蠅有更多社會性互動時,兩種雄性突變體對相移LD週期的節律適應都快於孤立的雄性。由社會互動介導的加速節律依賴於視覺和嗅覺誘因,並且兩種誘因聯合呈現的效果與單獨呈現的兩種誘因的效果總和幾乎相同。此外,我們發現,通過促進社會互動,JetC突變體在Period(per)基因表達振盪中的節律缺陷可獲得部分恢復。研究結果表明,除了嗅覺,通過視覺系統的社會互動在時鐘節律中也起著重要的作用。

4,Δ-四氫大麻酚可增加成年靈長類紋狀體神經元多巴胺D1-D2受體異構體並誘導表型重編程


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長期吸食大麻的人會表現出多巴胺能功能缺陷,這表明Δ9-四氫大麻酚(THC)誘導的神經適應性功能障礙的多巴胺信號,與多巴胺D1-D2異構體激活時的觀察結果類似,但其分子機制大體不明。來自多倫多大學的Susan R. George教授及其合作者發現,哺乳動物紋狀體D1-D2異構體丰度存在進化和區域差異。慢性THC增加了成年猴紋狀體D1-D2異構體表達神經元的數量,並增加了單個神經元內的異構體數量。這些神經元中的大多數都同時表達紋狀體黑質和紋狀體蒼白質神經元的特徵標記的表型。此外,THC增加了D1-D2連接的鈣信號標誌物,並抑制了環磷酸腺苷信號。大麻二醇可以減弱大多數但並非全部THC誘導的神經適應。目標通路分析認為這些變化與神經和心理障礙有關。數據強調了D1-D2受體異構體在大麻使用障礙中的重要性,THC誘導的變化可能是長期重度吸毒者報告不良反應的原因。

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