最近幾個月,寨卡病毒(Zikavirus)在拉美國家呈現(xiàn)爆炸式蔓延。這種病毒感染后的癥狀很像感冒,也就是發(fā)燒和肌肉關節(jié)疼痛。隨著寨卡疫情愈演愈烈,醫(yī)生們發(fā)現(xiàn)一種嚴重神經(jīng)疾病(格林?巴利綜合征)突然增多,“小頭嬰”的出生率也顯著提高。不過人們對這種病毒及其引發(fā)的問題還知之甚少。
幸運的是,科學家們的寨卡病毒研究終于取得了重要突破。三月四日CellStemCell雜志發(fā)表的最新研究顯示,寨卡病毒能感染形成大腦皮層的神經(jīng)干細胞,阻礙這些細胞的生長。
JohnsHopkins大學的宋紅軍(HongjunSong)、明國麗(Guo-liMing)夫婦與佛羅里達州立大學的HengliTang領導研究團隊日以繼夜地進行了一個月的研究。他們用人類誘導多能干細胞生成神經(jīng)細胞,建立了研究寨卡病毒的新平臺。
宋紅軍和明國麗是一對神仙眷侶,他們早在北京大學讀書的時候就已經(jīng)相戀了,現(xiàn)在兩人在事業(yè)上又相輔相成,共同在神經(jīng)科學領域取得了一個又一個的成就,聯(lián)合署名發(fā)表在Cell、PNAS、NatNeurosci等國際權威學術期刊上的研究論文已達70余篇。
鑒于人們一般是被蚊子攜帶的寨卡病毒感染,研究人員將病毒在蚊子細胞中培養(yǎng)幾天,然后再用它們感染人類神經(jīng)細胞。研究顯示,大腦皮層的神經(jīng)前體細胞被感染之后成為了寨卡病毒繁殖的天堂,病毒顆粒在短短三天內(nèi)就擴散到了整個培養(yǎng)皿的干細胞。而且研究人員沒有發(fā)現(xiàn)細胞啟動抗病毒應答,還不清楚病毒是否會被清除出去。
這項研究告訴我們,寨卡病毒可能對大腦皮層的破壞最大!斑@只是第一步,還有很多工作要做,”宋教授指出。寨卡病毒還有許多問題有待解答,比如為何成年感染者癥狀輕微,病毒又是如何進入胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的。
下一步研究人員打算用干細胞構建迷你大腦,觀察寨卡病毒感染對神經(jīng)組織的長期影響,篩選潛在的治療藥物。他們與Emory大學的遺傳學家金鵬(PengJin)合作,希望能夠快速解決寨卡病毒造成一系列問題。
金鵬教授1989年就讀于中國科技大學,1994年在美國辛辛那提兒童醫(yī)院獲得博士學位,1999年至2004年于美國Emory大學人類遺傳學系霍華德休斯研究所進行博士后研究,2004年至任人類基因遺傳系助理教授并領導獨立的實驗室,現(xiàn)任美國Emory大學人類遺傳學系終身教授。
神經(jīng)元遷移是大腦發(fā)育中必不可少的重要環(huán)節(jié),未成熟神經(jīng)元遵循一定的遷移模式到達正確位點,最終組成高度復雜的神經(jīng)回路。過去的經(jīng)典理論認為,興奮性的主神經(jīng)元沿著放射狀膠質(zhì)細胞進行放射狀遷移,而抑制性的中間神經(jīng)元主要進行切向遷移。這些遷移模式對于大腦功能意義重大,是形成復雜神經(jīng)網(wǎng)絡的基礎。宋紅軍和明國麗夫婦日前對上述基礎法則提出了挑戰(zhàn)。他們的研究顯示,興奮性神經(jīng)元前體在成年哺乳動物的大腦中表現(xiàn)出切向遷移。這一驚人發(fā)現(xiàn)發(fā)表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。(更多信息請參見:宋紅軍、明國麗PNAS發(fā)表顛覆性新成果)
在成體大腦中,海馬體的內(nèi)源性神經(jīng)干細胞(NSC)被認為有兩種分化能力:生成神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞。星形膠質(zhì)細胞位于大腦和脊髓中,這種星形的非神經(jīng)元小細胞是大腦中乳酸的主要來源。星形膠質(zhì)細胞生產(chǎn)和釋放的乳酸,為神經(jīng)元提供了能量。宋紅軍和明國麗的研究團隊在小鼠研究中發(fā)現(xiàn),失活神經(jīng)纖維瘤蛋白Nf1會釋放NSC的新分化潛能,Nf1是Ⅰ型神經(jīng)纖維瘤病中的突變基因。這項研究發(fā)表在NatureNeuroscience雜志上。(更多信息請參見:宋紅軍、明國麗新成果:釋放干細胞的潛能)
RNA結合蛋白(RBP)是決定細胞分化、活動力和其他過程的調(diào)節(jié)子。LIN28是一種高度保守的RBP,在線蟲和高等物種中有著復雜的調(diào)節(jié)機制和表達方式。它對微小RNA表達的調(diào)節(jié)、骨髂肌及心肌分化、腫瘤形成、多潛能誘導等多種發(fā)育的重要事件中起關鍵作用。宋紅軍、金鵬教授領導研究人員揭示出了Lin28A一種驚人的新作用,證實Lin28A結合活化啟動子,并招募Tet1調(diào)控了基因表達。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在《分子細胞》(Molecularcell)雜志上。
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