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仿真大脑可阐明结节性硬化症疾病机理
发布时间:2022-04-29 00:14
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本文摘要:了解剖析人类大脑,我们不会找到大脑的每一部分都具有令人惊叹的的组织结构。大量神经束包含神经传导通路使神经冲动以求逐层精确传送。 大脑皮层(灰质)内逐级准确产于的神经元彼此紧密连接构成简单而准确的神经网络。如此有序的结构解释每一个神经元的分化和生长都被准确调控着。一旦这种调控机制遭毁坏,那后果将十分可怕,对患者的理解和智力水平都会产生相当严重的影响。 以结节性硬化症(TSC)这一少见的遗传病为事例,TSC患者的TSC1或TSC2基因不存在变异。

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了解剖析人类大脑,我们不会找到大脑的每一部分都具有令人惊叹的的组织结构。大量神经束包含神经传导通路使神经冲动以求逐层精确传送。

大脑皮层(灰质)内逐级准确产于的神经元彼此紧密连接构成简单而准确的神经网络。如此有序的结构解释每一个神经元的分化和生长都被准确调控着。一旦这种调控机制遭毁坏,那后果将十分可怕,对患者的理解和智力水平都会产生相当严重的影响。

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以结节性硬化症(TSC)这一少见的遗传病为事例,TSC患者的TSC1或TSC2基因不存在变异。一般来说由这两个基因编码的蛋白质联合起到可以诱导mTOR的活性,而mTOR信号通路是神经元(以及其它细胞)内多种细胞生长信号的关键电源。

如果TSC1或TSC2蛋白无法长时间工作,持续转录的mTOR通路就不会使神经细胞不时地生长和分化。这样大脑内就不会被这些无序生长的良性结节占有,神经网络也因此被毁坏。

诺华生物医学研究中心(NIBR)神经科学研究小组的科研人员仍然企图搞清楚基因突变、细胞通路出现异常以及大脑内神经细胞无序生长这三者之间的内在关系。为了构建这个目标,他们将诱导多能干细胞技术和三维细胞培养技术相结合,将TSC患者和身体健康个体捐赠的细胞轻编程培育成神经元并仿效大脑皮质中细胞的分层结构使之构成微型类大脑结构,就像一个装有在培养皿中的“大脑”。这个类大脑模型是由NIBR神经科学家AjameteKaykas和MaxSalick利用多能干细胞诱导技术培育的,它最初来自于一个健康人的体细胞。在该模型中,一种神经元特有的细胞骨架蛋白β3微管蛋白(β3tubulin)被涂红色。

图中,颜色就越白的区域,就回应有越少的神经元挤满。在生长到14天的时候,这个器官模型的神经元早已开始分层挤满,如同正处于发育状态的大脑皮层。


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