科学家利用基因工程探索与精神疾病有关的机制
该研究小组制造了一种能够作用于特定成人大脑区域的病毒，有助于阐明关键神经元在额叶皮层中的作用。 他们在老鼠身上测试了这项技术
研究人员使用基因工程工具制造出一种病毒，该病毒可以进入特定的神经元并将新的遗传密码插入前额叶皮层，从而诱导修饰蛋白的产生。 在对小鼠的测试中，这些蛋白质的改变足以改变大脑活动，这表明它是诊断精神分裂症和自闭症等精神疾病的潜在生物标记。
前额叶皮层有时也被称为“执行性大脑”，是控制更高层次的认知功能和决策能力的区域。 对精神分裂症患者大脑区域组织的研究已发现两种蛋白质的改变：BDNF（脑源性神经营养因子）和trkB（酪氨酸受体激酶B）。
BDNF和trkB之间的关系在大脑发育过程中很重要。 当这些蛋白质彼此结合时，它们会触发一连串的细胞内信号，这些信号对于神经元的成熟和生长至关重要。 这种信号的失衡可能与某些疾病的表现有关。
与米纳斯吉拉斯州联邦大学（UFMG）和巴西圣保罗大学RibeirãoPreto医学院（FMRP-USP）以及瑞典的Karolinska研究所有联系的一组研究人员，已经创造了一种能够携带用于该基因的遗传密码的病毒。 trkB的突变形式。 当修饰的trkB与BDNF结合时，细胞内信号传导级联被阻断，在精神分裂症患者的脑组织中观察到繁殖特征。
这项研究是与 来自FAPESP的资金 教育部的高等教育人员协调（CAPES）涉及表达小白蛋白的抑制性中间神经元，或简称PV中间神经元。 中神经元连接脊髓运动神经和感觉神经元，并且还可以彼此通信，形成各种复杂的电路。 它们以伽玛范围（30-80赫兹）内的相对较高的频率发射，类似于管弦乐队的指挥，调节中枢神经系统的兴奋和抑制。
PV是一种蛋白质，在许多过程中都起着作用，例如细胞周期调节和肌肉收缩等。 PV中间神经元是皮层中最常见的中间神经元，涉及注意力，社交记忆等。 在精神病患者中已检测到PV中间神经元功能异常，破坏了皮质信息处理和认知行为。
人脑中的神经元和中间神经元通过电和化学信号进行通信，以激活或抑制附近的神经元以及远处大脑区域的电路。 这些不同回路的有组织的活动引起意识，感觉和行为。
“使用新颖的病毒策略对显性阴性的trkB（trkB.DN）进行细胞类型特异性和空间受限的表达，我们表明BDNF / trkB信号对于成年男性和成年男性前额PV中间神经元的完整性和维持至关重要。雌性老鼠”，研究人员在 文章 发表在XNUMX月的 神经科学杂志.
在这项研究中，使用Cre-Lox重组将基因修饰的病毒引入成年转基因小鼠的脑组织，Cre-Lox重组是一种用于插入或删除目标DNA序列的位点特异性重组酶技术。 然后，研究人员记录了额叶前额叶皮层中的电活动，发现了兴奋抑制平衡的改变，以及脑电波和神经元活动的改变，导致了更具攻击性的行为和焦虑。
解释说，使用该技术以创新的方式操纵了皮层中的特定电路。 克莱顿·洛普斯·阿吉亚尔（Cleiton Lopes Aguiar）是UFMG生物科学研究所的教授，也是这项研究的首席研究员，与Karolinska研究所的教授MarieCarlén在一起。
“结果表明，在成年人中操纵BDNF / trkB不仅可以改变大脑活动，而且可以改变依赖于额叶前额叶皮层的复杂行为，” Aguiar说。 “可以推断，BDNF / trkB信号对于发育和维持成熟的神经网络是必需的。”
根据该文章的合著者，FMRP-USP癫痫研究实验室的研究员Leonardo Rakauskas Zacharias的说法，这项新技术增强了对发达大脑的研究。
中间神经元的作用
在同一期的《神经科学杂志》上，该小组发表了 另一篇文章 对表达小白蛋白的皮层抑制性中间神经元的同步活性的影响“脑部振荡对于协调整个神经元和结构的神经元活动至关重要。 伽玛振荡（30-80 Hz）通过与感知和认知过程的关联而受到特别关注。 （…）[在这里，我们]显示了不足的PV抑制作用如何导致增加的和异步的激发燃烧，污染了局部电场电势，并表现为增加的伽马功率。 因此，增加的伽马强度并不总是反映出真实的节奏。 此外，我们证明了氯胺酮诱导的伽马升高是由不同的网络机制引起的。”作者解释说。
该小组成员，卡罗林斯卡研究所研究员Nicolas Gustavo Guyon表示，他们对转基因小鼠大脑振荡的分析检测到了异步活动，原因是PV中间神经无法响应其他神经元产生的所有兴奋性刺激。
对于Aguiar而言，这两篇文章的共同点是寻求对中间神经元在前额叶皮层中发挥的作用以及大脑如何组织兴奋-抑制平衡的更深入的了解。 他说：“我们正在探索正常的大脑，以便更深入地了解精神分裂症等精神疾病。” “我们表明，如果这些正常动物的某些特定方面发生变化，它们就会表现出可能是造成这种疾病的机制的初步线索的症状。”
根据泛美卫生组织（PAHO-WHO）的统计，精神疾病占美洲总残疾人数的三分之一以上，但对精神卫生计划的投资却远远无法满足精神病患者的需求。 该术语涵盖精神障碍，例如痴呆和精神分裂症，以及抑郁症。 世卫组织估计，超过300亿人患有抑郁症，60万患有躁郁症，23万患有精神分裂症相关疾病（包括1.5万巴西人）。
Zacharias指出，该小组的研究项目已经进行了七年多，其结果可能有助于开发潜在的治疗方法。 他说：“我们与基础科学一起了解大脑的机制，我们的发现可以帮助所有相关人士更好地了解精神疾病。”
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资料来源：https://bioengineer.org/scientists-use-genetic-engineering-to-explore-mechanisms-involved-in-psychiatric-disorders/