神經(jīng)科學(xué)研究利用干細(xì)胞來(lái)了解神經(jīng)元如何在大腦中連接和交流

科羅拉多州立大學(xué)新發(fā)表的研究解答了有關(guān)大腦細(xì)胞連接的基本問(wèn)題，這可能有助于開(kāi)發(fā)治療自閉癥、癲癇或精神分裂癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》上，重點(diǎn)研究了大腦中的神經(jīng)元如何通過(guò)高度專業(yè)化的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)突觸相互傳遞信息。這些精細(xì)的結(jié)構(gòu)是通過(guò)電化學(xué)信號(hào)控制整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)的許多過(guò)程的關(guān)鍵，而損害其發(fā)育的基因致病突變可能導(dǎo)致嚴(yán)重的精神障礙。

助理教授索哈姆·錢(qián)達(dá) (Soham Chanda) 表示，盡管突觸在連接不同大腦區(qū)域的神經(jīng)元方面發(fā)揮著重要作用，但其形成和功能方式仍不太清楚。

為了回答這個(gè)基本問(wèn)題，Chanda 和他在生物化學(xué)和分子生物學(xué)系的團(tuán)隊(duì)專注于一種特殊而重要的突觸類型，稱為 GABAergic。他說(shuō)，神經(jīng)科學(xué)研究人員長(zhǎng)期以來(lái)一直假設(shè)這些突觸可能是由于 GABA 的釋放和兩個(gè)相鄰神經(jīng)元之間相應(yīng)的傳感活動(dòng)而形成的。然而，論文中的研究表明，這些突觸可以開(kāi)始自主發(fā)育，并且與神經(jīng)元通訊無(wú)關(guān)，這主要是由于一種名為 Gephyrin 的蛋白質(zhì)的支架作用。這些發(fā)現(xiàn)闡明了突觸形成的關(guān)鍵機(jī)制，這可能使研究人員能夠進(jìn)一步關(guān)注突觸功能障礙和健康治療方案。

Chanda 的團(tuán)隊(duì)利用源自干細(xì)胞的人類神經(jīng)元開(kāi)發(fā)出一種大腦模型，可以嚴(yán)格測(cè)試這些關(guān)系。利用一種名為 CRISPR-Cas9 的基因編輯工具，他們能夠?qū)υ撓到y(tǒng)進(jìn)行基因操控，并確認(rèn) Gephyrin 在突觸形成過(guò)程中的作用。

“我們的研究表明，即使突觸前神經(jīng)元不釋放 GABA，突觸后神經(jīng)元仍然可以組裝感知 GABA 所需的分子機(jī)制，”Chanda 說(shuō)。“我們使用基因編輯工具從神經(jīng)元中去除 Gephyrin 蛋白，這大大減少了這種突觸的自主組裝——證實(shí)了其與神經(jīng)元通訊無(wú)關(guān)的重要作用。”

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