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科学家们用“迷你大脑”来模拟如何防止异常小脑袋的发育

科学家们用“迷你大脑”来模拟如何防止异常小脑袋的发育

《希望之城》的科学家们离发现致病菌的致病性又近了一步,致病菌似乎会导致婴儿出生时头部小得不正常。

有趣的是,它需要学习“迷你的大脑”,不明白为什么某些未出生婴儿巨细胞病毒(CMV)感染与萎缩的大脑进入世界,竞争Shi说,博士,新研究的资深作者,部门主任干细胞生物学研究和神经科学教授赫伯特·霍维茨城的希望。

在美国,与感染相关的出生缺陷最常见的原因是巨细胞病毒。约有五分之一的先天性巨细胞病毒感染婴儿会有出生缺陷或其他长期的健康问题。在这些先天性疾病中,有小头畸形症,或称小头畸形,这是许多即将成为母亲的人在2015年寨卡病毒爆发期间所担心的问题。然而,巨细胞病毒是小头畸形的更常见的罪魁祸首,史说。

“我们是最早使用类脑器官来模拟人类巨细胞病毒诱导的小头症的研究人员之一。这是一天的第一步研究更复杂的神经系统并发症如阿尔茨海默病和帕金森病,”施说,更发达的大脑瀑样,迷你的大脑更普遍,需要科学家来研究复杂的神经系统疾病,发展在以后的生活中。

这项研究发表在3月25日的《细胞报告医学》(Cell Reports Medicine)杂志上,它解决了一个困扰了科学家们几十年的问题——如何创建一个模拟人类大脑复杂性的实验模型来研究神经紊乱。直到最近,科学家们还只能局限于在有盖培养皿的二维模型中研究这一问题,因为他们无法在动物模型中复制神经障碍的许多关键特征。值得注意的是,动物不能用于研究人类巨细胞病毒(HCMV)特异性的大脑疾病,因为这种疾病是人类特有的。

然而,Shi和她的同事们发现,一种名为TB40/E的HCMV菌株似乎复制了HCMV在妊娠第一和第二阶段之间对胎儿大脑的影响。感染TB40/ e的脑组织明显小于对照组。在减少的10个基因中,有3个与钙信号有关,这表明大脑没有建立连接,大脑的电信号网络没有正常运作。进一步的测试表明,TB40/E影响了参与大脑发育的关键基因,包括负责海马体发育的基因,海马体是学习和记忆的中心。

“类似的瀑样策略可以用来了解由SARS-CoV-2病毒感染导致COVID-19这样我们可以测试潜在的治疗疾病,”提供关于太阳说,博士,该研究的第一作者和一个科学家在发育和干细胞生物学贝克曼研究所希望的城市。

为了进一步开展这项研究,石和她的同事们与唐·戴蒙德博士(唐·戴蒙德博士是“希望之城”血液学和造血细胞移植系的教授)进行了跨学科合作。Diamond研究巨细胞病毒已有30年,目前正在开发预防先天性巨细胞病毒感染的疫苗。

希望之城的科学家们测试了将来可能预防或减少由hcmv引起的小头畸形所造成的先天缺陷。他们介绍了一种保护性免疫系统抗体,目前正在Diamond实验室开发中。当在脑类器官模型中测试时,早期干预这些“中和抗体”似乎可以预防或减少HCMV感染最严重的后果。

“现在我们有了一个模型,可以复制hcmv诱导的小头症是如何发生的,我们可以用它来测试抗病毒药物,”施说。“我们现在可以开始寻找现实世界的解决方案了。”

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