霓虹灯暴露隐藏的渐冻症细胞

大脑皮层中一小群难以捉摸的神经元在ALS(肌萎缩性侧索硬化症)中发挥着重要作用，这是一种迅速而致命的神经退行性疾病，会使患者瘫痪。但这些神经元一直很难研究，因为它们的数量很少，而且它们看起来与皮层中的其他神经元非常相似。

在一项新的临床前研究中，西北医学®科学家已经分离出运动神经元并首次给他们穿上了绿色荧光夹克。现在它们不可能被忽略，而且很容易研究。

细胞出生时就穿着霓虹灯外套，随着年龄的增长和生病，它们会继续穿着。因此，科学家现在将能够追踪这些细胞中发生了什么问题导致了它们的死亡，并能够寻找有效的治疗方法。

“我们已经开发了一种工具，来调查是什么让这些细胞变得脆弱和生病，”该研究的高级作者和助理教授Hande Ozdinler说神经学西北大学范伯格医学院。“这在以前是不可能的。”

Ozdinler和他的同事们还发现了不会死亡的运动神经元，使科学家们能够研究是什么保护了它们。

这项研究将发表在神经科学杂志5月1日。

肌萎缩性侧索硬化症(ALS)，也被称为卢伽雷氏病(Lou Gehrig’s disease)，会导致肌肉控制功能丧失神经细胞在大脑中脊髓(运动神经元)。它的结果是快速进步麻痹通常在症状出现后的三到五年内死亡。

在大脑中约20亿个细胞中，大约有75,000个上运动神经元受到影响。在此之前，研究上部运动神经元的唯一方法是通过手术将它们提取出来，这是一个困难的过程，超出了大多数科学家的能力范围，而且仍然不允许在疾病的各个阶段检查患病的神经元。

“你不能在细胞水平上所以研究领域忽视了它们，”Ozdinler说。她是国内为数不多的研究皮质运动神经元的科学家之一。大多数渐冻症的研究都集中在脊髓运动神经元的死亡上。

关键谜题:为什么渐冻症发展如此迅速

但大脑的运动神经元是ALS谜团的关键部分。它们的解体解释了为什么这种疾病比其他神经退行性疾病发展得更快。此前人们认为，脊髓运动神经元首先死亡，它们的死亡导致大脑运动神经元的二次死亡。但Ozdinler最近的研究表明，大脑和脊髓中的运动神经元同时死亡。

“整个系统一下子就崩溃了，”Ozdinler说。“它从两端退化，这就是为什么这种疾病传播得如此迅速。”

每一个自发的动作都是由上层运动神经元发起和调节的——接电话、写电子邮件、去商店。上部运动神经元告诉脊髓运动神经元该做什么。在渐冻症中，指挥神经元和产生运动的神经元同时解体。

寻找那盏永不熄灭的明灯

Ozdinler花了四年时间研究如何在荧光中永久地保护皮层运动神经元。

尽管科学家可以用荧光标记脊髓运动神经元，但随着神经元年龄的增长，荧光会逐渐消失，因为这一过程使用了胚胎基因。Ozdinler想要更持久的效果，这样科学家就可以研究神经元老化和渐冻症的发展。她对6000个易患肌萎缩性侧索硬化症的上运动神经元基因进行了分类，然后发现了一个在成年期表达的uchl1基因。

她利用这个与荧光分子一起克隆的基因，创造了一个小鼠模型，其上运动神经元在绿色中闪烁。然后，她将这只小鼠与一只ALS转基因小鼠模型交配。结果是一只老鼠的大脑中有荧光病变的运动神经元。

Ozdinler说:“现在我们有了一个模型，一个运动神经元种群死亡，另一个具有抗性。”“这是一个完美的实验。你可以问这个神经元有什么让它有抵抗力另一个神经元有什么让它脆弱?这就是我们要找出的答案。”

研究生Marina Yasvoina和博士后Baris Genc都在Ozdinler的实验室，他们是这篇论文的主要作者。Ozdinler与生理学副教授Gordon Shepherd和生理学教授C.J. Heckman合作，两人都在范伯格大学。

Ozdinler说:“多亏了西北大学的合作性质，这项工作才得以实现。”