哺乳动物的学习和记忆中枢,海马体,在一生中产生新神经元的能力非常惊人。新生神经元是由神经干细胞(NSCs)产生的,它们对于形成学习、记忆和情绪控制所需的神经回路至关重要。随着年龄的增长,NSCs的数量减少,导致神经发生减少和与年龄相关的认知能力下降、焦虑和抑郁。因此,如果我们要利用神经发生来阻止或逆转海马年龄相关病理,确定负责NSC保存的核心分子机制是至关重要的。
虽然有越来越多的工具可用于研究小鼠模型中的NSCs和神经发生,但探索人脑中这一基本生物学过程的主要障碍之一是缺乏适合高级成像和体内分析的特异性NSCs标记物。由贝勒医学院副教授、德克萨斯儿童医院Jan and Dan Duncan神经学研究所研究员Mirjana maltic - savatic博士和石溪大学副教授Louis Manganas博士领导的研究小组决定以一种相当不同寻常的方式解决这个问题。他们推断,如果他们能找到存在于NSCs表面的蛋白质,那么他们最终就能制造出“看到”人脑中的NSCs的试剂。
“我们研究的最终目标是使整个生命周期的神经发生保持在与年轻大脑相同的水平,以防止我们认知能力的下降,并减少随着年龄增长而出现抑郁等情绪障碍的倾向。”然而,要做到这一点,我们首先需要更好地理解人类这个难以捉摸但却基本的过程。然而,我们没有工具来研究活人的这一过程,到目前为止,我们收集的所有知识都来自对死后大脑的分析。我们无法开发工具来检测人体内的这一过程,因为现有的NSC标记存在于细胞内,无法在体内可视化,”Maleti -Savati说。“因此,我们与来自纽约和西班牙的同事合作,进行了这项研究,寻找表面标记,然后开发工具,如正电子发射断层扫描(PET)的配体,利用先进的实时活体脑成像将它们可视化。”
通常情况下,抗体是针对已知的抗原产生的,但研究小组开始针对未知的目标蛋白质产生抗体,这使得他们的任务相当具有挑战性。他们依靠一种古老的方法解决了这个问题,即通过给小鼠注射全细胞或膜制剂来产生抗体。结果得到1648个克隆,其中39个与NSCs反应。经过更仔细的检查,一个潜在的候选物最强烈地标记了NSCs。人类海马组织的质谱分析确定了目标蛋白为脑丰富信号蛋白1 (BASP-1),先前显示存在于小鼠脑神经元中,但不存在于NSCs中。有趣的是,识别NSCs中BASP-1的特异性抗体没有标记神经元或除NSCs外的任何其他细胞,这表明它可以用于可视化活哺乳动物大脑中的这些细胞。
“使用我们的新抗体,我们发现BASP-1在哺乳动物大脑的神经源性壁龛中仅限于NSCs,包括人类,在子宫内发育和出生后。因此,我们的工作确定了膜结合BASP-1蛋白作为NSCs的可能生物标志物,这将使我们能够检查成人神经发生的机制,并探索其在这一过程中的作用,”Maleti -Savati总结道。
有了这个新发现的生物标志物,科学家们可以更好地理解神经发生的相关性和复杂的机制,这可能会导致未来新的治疗方法来治疗和管理与神经发生减少相关的神经和神经精神疾病。这项研究发表在《科学》杂志上,科学报告.
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