摘要:“F1000(Faculty of 1000 Medicine)”又名“千名醫(yī)學(xué)家”,是由美國(guó)哈佛大學(xué)和英國(guó)劍橋大學(xué)等全世界2500名國(guó)際頂級(jí)醫(yī)學(xué)教授組成的國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)。其中近期最受關(guān)注的七篇神經(jīng)科學(xué)論文如下:
M.M. Reddy, et al., “Identification of candidate IgG biomarkers for Alzheimer's disease via combinatorial library screening,” Cell, 144:132-42, 2011. Evaluated by Angela Vincent, Univ of Oxford, UK; Robert Powers, Univ of Nebraska; Soumitra Ghosh and Kavita Shah, Purdue Univ; Ivan Gerling, Univ Tennessee Health Sci Cen; David Holtzman, Wash Univ School of Med.
美國(guó)科學(xué)家可能已發(fā)現(xiàn)1種新方法,利用血液檢測(cè)搜尋阿茲海默癥(Alzheimer's disease)的線索;這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)若被證實(shí)可行,可擴(kuò)大應(yīng)用至其他疾病。
斯克里普斯研究機(jī)構(gòu)(Scripps ResearchInstitute)的柯達(dá)戴克(Thomas Kodadek)說(shuō):“若這方法對(duì)阿茲海默癥管用,就顯示這是相當(dāng)普遍性的平臺(tái),可能對(duì)許多不同疾病也管用。”柯達(dá)戴克指出,“現(xiàn)在我們需要把這方法交由疾病專家,應(yīng)付早期診斷發(fā)現(xiàn)是治療關(guān)鍵的疾病。”
阿茲海默癥是最常見的癡呆癥,目前無(wú)法可治,美國(guó)有500萬(wàn)人為這種疾病所苦,所以有不少民眾可能認(rèn)為這種疾病的檢測(cè)方法并沒有太大用途。
不過(guò)制藥業(yè)者可能會(huì)利用這項(xiàng)信息,更精確找出接受臨床試驗(yàn)的病患?逻_(dá)戴克嘗試1種鑒定血中疾病信號(hào)的新方法,利用名為peptoids的分子,偵測(cè)動(dòng)物和罹患特定疾病患者血流中的抗體。
他從身體狀況類似多發(fā)性硬化癥(multiplesclerosis)的老鼠身上,分離出比健康老鼠更多的免疫球蛋白(Immunoglobulin,1種主要抗體類型)后,他將對(duì)象轉(zhuǎn)到人類身上,檢測(cè)6位阿茲海默癥患者、6位巴金森氏癥(Parkinson's disease)病患,以及6位健康人士。
這些檢測(cè)發(fā)現(xiàn),3種分子在阿茲海默癥患者身上捕捉的免疫球蛋白數(shù)量,是巴金森氏癥或控制組的健康人士的3倍。
A. Suzuki, et al., “Astrocyte-neuron lactate transport is required for long-term memory formation,” Cell, 144:810-23, 2011. Evaluated by James Bamburg, Colo St Univ; David Wolfer, Univ Zurich; Faraz Sultan and David Sweatt, Univ Ala Birmingham; Karl-Peter Giese, King's Coll, UK.
在這篇文章中,研究人員發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)可導(dǎo)致大鼠海馬中的胞外乳酸水平顯著增高。這些乳酸是由儲(chǔ)存在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的能量貯備糖原分解生成。星形細(xì)胞糖原分解,釋放乳酸是形成長(zhǎng)期記憶,維持突觸強(qiáng)度長(zhǎng)程增強(qiáng)效應(yīng)所必需的。破壞星形細(xì)胞乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MCT4或MCT1ke 導(dǎo)致 LTP損傷樣健忘,L-乳酸鹽可修復(fù)這一效應(yīng)。破壞神經(jīng)元乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MCT2還可導(dǎo)致不受L-乳酸鹽及葡萄糖影響的健忘,表明神經(jīng)元攝入乳酸是也長(zhǎng)期記憶所必需的。糖原分解作用以及星形膠質(zhì)細(xì)胞乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)在誘導(dǎo)記憶形成必需的分子改變包括誘導(dǎo)p-CREB、Arc和p-coffilin中起關(guān)鍵性作用。由此表明星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)是形成長(zhǎng)期記憶的必需條件。
J.S. Akella, et al., “MEC-17 is an alpha-tubulin acetyltransferase,” Nature, 467:218-22, 2010. Evaluated by Carl Victor Lundin and Yanmin Yang, Stanford Univ Sch of Med; Mark Winey, Univ Colo; Hong-Wei Wang, Yale Univ.
美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)一種蛋白質(zhì)MEC-17幫助維持大腦細(xì)胞內(nèi)的“交通秩序”,“指揮”細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢棄物何去何從。這一發(fā)現(xiàn)有助研究帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥(早老性癡呆癥)等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方法。
細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)管道網(wǎng),稱為微管,這些微管由蛋白質(zhì)組成,承擔(dān)細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)輸,還在細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞間發(fā)送信號(hào)等方面發(fā)揮重要作用。而這個(gè)管道網(wǎng)內(nèi)的交通信號(hào)指示就是一種名為“乙;瘶(biāo)記”的化學(xué)添加劑,明確指示微管將何種蛋白質(zhì)運(yùn)往大腦細(xì)胞內(nèi)何處。
佐治亞大學(xué)富蘭克林藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)系教授亞采克?格蒂希發(fā)現(xiàn)乙酰化標(biāo)記存在于大腦負(fù)責(zé)發(fā)送信號(hào)的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的微管,而負(fù)責(zé)接收信號(hào)的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的微管沒有這一標(biāo)記。格蒂希和同事分別研究了原生動(dòng)物四膜蟲、線蟲、斑馬魚和人體癌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),MEC-17就是負(fù)責(zé)微管乙;“交警”。 MEC-17在微管乙;磻(yīng)中起到催化作用。具體到線蟲,這種酶與它的觸感有關(guān);在斑馬魚身上,MEC-17損耗會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)肌肉缺陷。
先前一些研究結(jié)果顯示,亨廷頓氏癥、帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥等神經(jīng)退化性疾病患者的微管乙;瘶(biāo)記水平發(fā)生改變。
格蒂希說(shuō),確認(rèn)MEC-17這種酶,了解它的工作機(jī)制之后,制藥企業(yè)就可以開發(fā)藥物抑制或提高它的活性,從而治療神經(jīng)退化性疾病。
C.Y. Park, et al., “The CRAC channel activator STIM1 binds and inhibits L-type voltage-gated calcium channels,” Science, 330:101-5, 2010. Evaluated by Laurel Wright and Juan Rivera, Nat Inst Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases; Claudia S Bauer and Annette Dolphin, UCL; Robert Burgoyne, Univ Liverpool.
在這篇文章中,研究人員證實(shí)一個(gè)稱為基質(zhì)交感分子1(STIM1)的跨膜蛋白參與調(diào)控了細(xì)胞內(nèi)的兩種鈣通道:電壓門控鈣通道和鈣池操縱的鈣通道。對(duì)這些鈣通道進(jìn)行緊密調(diào)控是神經(jīng)沖動(dòng)傳播和肌肉收縮等功能所必需的。
Y. Aponte, et al., “AGRP neurons are sufficient to orchestrate feeding behavior rapidly and without training,” Nat Neurosci, 14:351-5, 2011. Evaluated by Heike Munzberg, Pennington Biomed Res Cntr; Terry Davidson, Purdue Univ; Ann Schreihofer, Univ North Texas Hlth Sci Cntr.
在這篇文章中,研究人員發(fā)現(xiàn)刺激一種稱為刺豚鼠相關(guān)肽((AGRP)神經(jīng)元的特異腦細(xì)胞群可導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)快速、狼吞虎咽似的攝食行為。而刺激表達(dá)阿黑皮素原(POMC)的神經(jīng)元?jiǎng)t可抑制小鼠攝食,導(dǎo)致小鼠體重喪失。進(jìn)一步的研究證實(shí)POMC神經(jīng)元介導(dǎo)的攝食行為依賴于黑皮質(zhì)素信號(hào)通路,而AGRP神經(jīng)元介導(dǎo)的攝食行為則不依賴于對(duì)黑皮質(zhì)素信號(hào)通路的抑制,表明AGRP神經(jīng)元直接參與了攝食通路。此外,在未接受訓(xùn)練及光刺激條件下小鼠的攝食明顯多于飲水,表明AGRP神經(jīng)在調(diào)控這一復(fù)雜行為中發(fā)揮了專一的作用。
K.M. Tye, et al., “Amygdala circuitry mediating reversible and bidirectional control of anxiety,” Nature, 471:358-62, 2011. Evaluated by Mazen Kheirbek and Rene Hen, Columbia Univ; Alejandro Schinder, Leloir Inst, Arg.
在這篇文章中,研究人員證實(shí)刺激大腦結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)與恐懼感相關(guān)的特殊大腦電路可以產(chǎn)生相反的效應(yīng):其作用不是誘發(fā)或增加焦慮感,而是減輕焦慮。
研究人員借助了一種最新的“光遺傳學(xué)”技術(shù)精確定位這一特殊的腦電路。該技術(shù)由斯坦福大學(xué)的Deisseroth博士首創(chuàng),有助于腦科學(xué)家將復(fù)雜的電路區(qū)分開來(lái),從而能夠逐一研究。
在新研究中,研究人員們對(duì)一組神經(jīng)纖維(從神經(jīng)“控制區(qū)”的細(xì)胞投射至杏仁核內(nèi)的其他細(xì)胞)進(jìn)行了光致敏。通過(guò)仔細(xì)定位光導(dǎo)系統(tǒng),研究人員能夠選擇性地定位該投射,因而當(dāng)光脈沖傳導(dǎo)至小鼠大腦時(shí),可以使其單獨(dú)激活。通過(guò)上述操作,可瞬間導(dǎo)致試驗(yàn)動(dòng)物的行為發(fā)生巨變。
Deisseroth表示,“在小鼠通常會(huì)感到危險(xiǎn)從而變得十分焦慮的環(huán)境中,刺激該電路后試驗(yàn)小鼠突然變得非常輕松。”例如,嚙齒類動(dòng)物通常會(huì)試圖避開空曠的環(huán)境,如空地,因?yàn)樵谶@些地方,它們會(huì)面臨被捕食的危險(xiǎn)。但是,將試驗(yàn)小鼠置于按同樣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置刺激的開放區(qū)和隱蔽區(qū)中,光脈沖一傳入新的腦電路,小鼠探索開放區(qū)域的意愿就顯著增強(qiáng)。使用不同的抑制性頻率光脈沖刺激同一腦電路時(shí),試驗(yàn)小鼠則出現(xiàn)完全相反的結(jié)果:小鼠即刻變得更加焦慮。Deisseroth說(shuō),在相對(duì)隱蔽的試驗(yàn)環(huán)境中,它們只是蹲著不動(dòng)。
對(duì)小鼠杏仁核中特定區(qū)域進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)電活動(dòng)測(cè)試證實(shí),新電路的激活可以追蹤試驗(yàn)動(dòng)物增強(qiáng)的冒險(xiǎn)習(xí)性。Deisseroth認(rèn)為,其研究團(tuán)隊(duì)在小鼠中的研究成果同樣適用于人類。他說(shuō):“眾所周知,小鼠和人類的杏仁核在結(jié)構(gòu)上具有相似性。”而且,就在一年前,由Deisseroth的合作伙伴Amit Etkin博士(精神病學(xué)及行為科學(xué)助理教授)領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)斯坦福研究團(tuán)隊(duì)利用腦功能成像技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),在患有廣泛性焦慮障礙的人類患者中,其杏仁核中腦連接發(fā)生改變的區(qū)域正是Deisseroth團(tuán)隊(duì)在小鼠中進(jìn)行光遺傳學(xué)技術(shù)的區(qū)域。
M. Eiraku, et al., “Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture,” Nature, 472:51-6, 2011. Evaluated by Juan Martinez-Morales and Paola Bovolenta Univ Autonoma de Madrid, Spain; Vivien Casagrande, Vanderbilt Univ Sch Med.
研究人員首次利用一種三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)誘導(dǎo)小鼠胚胎干細(xì)胞(ES cells)自發(fā)地形成了眼睛的神經(jīng)組織和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這一研究成果將幫助科學(xué)家們更深入地了解眼睛發(fā)育和功能障礙的基本機(jī)制,并為培育出用于器官移植的視網(wǎng)膜組織帶來(lái)了新希望。
研究人員在過(guò)去構(gòu)建的視網(wǎng)膜分化培養(yǎng)條件中添加了基質(zhì)蛋白,進(jìn)而利用這一培養(yǎng)體系對(duì)小鼠ES細(xì)胞進(jìn)行培育。在一周之后,研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞開始形成一些小囊泡,并分化為兩種不同的組織類型:囊泡一側(cè)的細(xì)胞分化形成堅(jiān)硬的色素上皮,另一側(cè)的細(xì)胞則分化形成了更柔韌的組織并向內(nèi)折疊形成了胚胎視杯,一種可變成眼睛視網(wǎng)膜的立體層狀結(jié)構(gòu)。
此外,在這項(xiàng)研究中科研人員還對(duì)視網(wǎng)膜的發(fā)育進(jìn)行了實(shí)時(shí)觀察和成像。這些研究結(jié)果亦將進(jìn)一步推動(dòng)基礎(chǔ)生物學(xué),幫助科學(xué)家們解答胚胎干細(xì)胞自行演變成復(fù)雜視網(wǎng)膜組織的機(jī)制。
“Faculty of 1000 Biology”創(chuàng)辦于2002年1月,是一種在線科研評(píng)價(jià)系統(tǒng),其推薦原則立足于論文本身的科學(xué)意義而非發(fā)表在什么雜志上。該系統(tǒng)根據(jù)全球2300多名資深科學(xué)家的意見,提供對(duì)近期發(fā)表的生物科學(xué)論文的快速評(píng)論,目的是幫助廣大科研人員遴選和發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的研究工作。該機(jī)構(gòu)專家根據(jù)論文對(duì)當(dāng)前世界生物醫(yī)學(xué)和臨床實(shí)踐的貢獻(xiàn)程度和科學(xué)價(jià)值,每年對(duì)全球SCI文章總數(shù)不足千分之二的優(yōu)秀精品醫(yī)學(xué)論文進(jìn)行推薦和點(diǎn)評(píng),并賦予“F1000論文”稱號(hào)向醫(yī)學(xué)界推薦,涵蓋了醫(yī)學(xué)各個(gè)學(xué)科,是一項(xiàng)很高的學(xué)術(shù)榮譽(yù)。
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