研究发现促进神经系统修复的特定基因网络
神经细胞在受伤后是否能够再生取决于它们在体内的位置。周围神经系统中受伤的神经细胞,比如手臂和腿部的神经细胞,至少在一定程度上可以恢复和再生。但是中枢神经系统(大脑和脊髓)中的神经细胞根本无法恢复。
加州大学洛杉矶分校领导的合作已经确定了一个特定的基因网络和基因表达模式,促进小鼠模型周围神经系统的修复。研究人员发现,这种神经网络在中枢神经系统中并不存在。研究人员还发现了一种药物可以促进神经再生在中枢神经系统。
这项研究发表在在线版关于日记神经元.
全身的神经细胞负责向其他器官系统的细胞和组织传递和接收电信号。“我们知道这种信息传递可能会因受伤而受损,而恢复神经细胞在很大程度上取决于它们的位置,”加州大学洛杉矶分校神经学系的项目科学家、该研究的第一作者Vijayendran Chandran说。
“了解四肢损伤神经细胞中发生再生的分子差异,以及脊髓损伤神经细胞中再生失败的分子差异,将为设计损伤后增强中枢神经系统神经元再生的治疗方案提供可能性。”
研究人员测量了基因调控信使RNA (mRNA)水平的变化。基因调控是启动和关闭基因的过程,以确保基因在正确的时间表达。信使RNA携带来自基因的信息,在一个长长的分子级联中,最终告诉蛋白质该做什么。
研究人员开发了一套独特的算法来观察不同基因组之间的相互作用以及它们表达的顺序。
“这使我们能够找到与外周神经系统再生相关的共同模式,在这些模式中,我们能够识别出几个基因这项研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校的神经病学、精神病学和人类遗传学教授丹·格施温德博士说。
“但我们在中枢神经系统中没有发现这些模式。这是主要的进展——以一种公正的方式确定,当周围神经系统再生时,整个通路网络在周围神经系统中打开,其中的关键方面在中枢神经系统中缺失。”
接下来,为了证明基因表达的整体模式可以用来筛选模仿相同模式的药物,研究人员使用了布罗德研究所的一个公开数据库来寻找这样的药物。这让他们找到了一种叫做氨溴索(Ambroxol)的药物,它能显著增强中枢神经系统修复。
Geschwind说:“我们对这项研究感到兴奋,因为它创造了许多第一次。”“虽然从小鼠研究到人类研究还有很长的路要走,但我们提出了一种从未应用于人类的新范式神经系统."
更多信息:周围神经内在轴突生长程序的系统级分析。DOI:dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.01.034