b“总结大脑的纯粹复杂性使我们了解其在健康和疾病中功能的细胞和分子机制的能力。全基因组关联研究发现了与特定神经系统型和疾病相关的遗传变异。此外,单细胞转录组学提供了特定脑细胞类型及其在疾病期间发生的变化的分子描述。尽管这些方法为理解遗传变异如何导致大脑的功能变化提供了巨大的飞跃,但它们没有建立分子机制。为了满足这种需求,我们开发了一个3D共培养系统,称为IASEMBLOI(诱导的多线组件),该系统能够快速生成同质的神经元-GLIA球体。我们用免疫组织化学和单细胞转录组学表征了这些Iassembloid,并将它们与大规模CRISPRI的筛选结合在一起。在我们的第一个应用中,我们询问神经胶质细胞和神经元细胞如何相互作用以控制神经元死亡和生存。我们的基于CRISPRI的筛选确定GSK3 \ XCE \ XB2在存在高神经元活性引起的活性氧的存在下抑制了保护性NRF2介导的氧化应激反应,这先前在2D单一神经元筛选中没有发现。我们还应用平台来研究ApoE-4的作用,APOE-4是阿尔茨海默氏病的风险变体,对神经元生存的影响。与APOE-3-表达星形胶质细胞相比,表达APOE-4表达星形胶质细胞可能会促进更多的神经元活性。该平台扩展了工具箱,以无偏鉴定大脑健康和疾病中细胞 - 细胞相互作用的机制。关键词功能基因组学,神经元 - 糖共培养,必需基因,单核RNA测序,CRISPR干扰,作物seq,氧化应激,GSK3B,NFE2L2,NFE2L2,神经元活动
弗里德赖希共济失调 (FRDA) 是一种常染色体隐性神经退行性疾病,由 frataxin (FXN) 基因内含子 1 中的 GAA 重复扩增引起,导致线粒体铁结合蛋白 frataxin 的表达显著降低。我们之前报告说,同基因造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 移植可防止 FRDA 小鼠模型 YG8R 中的神经退行性。我们表明,挽救机制是由功能性 frataxin 从 HSPC 衍生的小胶质细胞/巨噬细胞转移到神经元/肌细胞所介导的。在本研究中,我们报告了使用 CRISPR-Cas9 系统进行 FRDA 自体 HSPC 移植的第一步。我们首次鉴定出一对 CRISPR RNA(crRNA),它们可有效消除人类 FRDA 淋巴母细胞中的 GAA 扩增,恢复 frataxin 表达的非病理水平,并使线粒体活动正常化。我们还优化了从健康和 FRDA 患者外周血中分离的 HSPC 中的基因编辑方法,并证明基因编辑细胞在体外和体内造血正常。该过程不会诱发细胞毒性作用或重大脱靶事件,但在基因编辑细胞中观察到 p53 介导的细胞增殖延迟。这项研究为将基因校正的 HSPC 自体移植用于 FRDA 的临床转化奠定了基础。
事件类型和范围的类型(在SWS中):讲座/研讨会,2 SWS讲座语言是英语计划的要求/限制(例如仅在学期休息时,实习):讲座的开始:09.04.25医学生的注册是通过基础进行的(请注意注册式货物)。请注意检查日期!进一步的信息下:最终计划09.04.25开球和神经诱导和神经效应(Sandra Blaess)16.04.25成年大脑中的干细胞(Polina Oberst)23.04.25命运指导和区域确定(Sandra Blaess)30.04.04.25 30.04.25 Cortic brulbrüstle(OliverBrüstle(OliverBrüstle(Olive)的分子方面, 14.05.25 DAS ACADEMICUS - No Lecture 21.25 Principles of Neural Cell Replacement (Oliver Brüstle) 28.05.25 Cell Fate Specification for Retinal Busskamp) 04.06.25 in Vitro Models of Neural Development and Neurodegeneration (Michael Peitz) 11.06.25 Pentecost holidays-No Lecture 18.06.25 Neurodevelopment, Stem Cells and精神病(Tamara krutenko)25.06.24自组织和3D培养物(Clara Hayn)02.07.25电路形成与维修(Sandra Blaess)09.07.25考试 - 没有讲座(待确认)(待确认)16.07.25考试 - 没有讲座(可以确认)(可确认)
摘要 微生物成分对胎儿大脑有一系列直接影响。然而,人们对介导这些影响的细胞靶点和分子机制知之甚少。神经祖细胞 (NPC) 控制大脑的大小和结构,了解调节 NPC 的机制对于理解大脑发育障碍至关重要。我们发现心室放射状胶质细胞 (vRG),即主要的 NPC,是抗生素治疗产妇肺炎期间产生的细菌细胞壁 (BCW) 的靶点。BCW 通过缩短细胞周期和增加自我更新来增强 vRG 的增殖潜力。扩增的 vRG 繁殖以增加所有皮质层的神经元输出。值得注意的是,识别 BCW 的 Toll 样受体 2 (TLR2) 位于 vRG 中初级纤毛的底部,BCW-TLR2 相互作用抑制纤毛发生,导致 Hedgehog (HH) 信号的解除抑制和 vRG 扩增。我们还表明,TLR6 是 TLR2 在此过程中的重要伙伴。令人惊讶的是,在健康条件下,仅 TLR6 就需要设定皮质神经元的数量。这些发现表明,来自 TLR 的内源性信号在新皮质正常发育过程中抑制皮质扩张,而 BCW 通过 TLR2/纤毛/HH 信号轴改变大脑结构和功能来拮抗该信号。
神经可塑性是指大脑响应内部和外部刺激而改变和适应的能力。通过改变神经元或神经胶质细胞的数量、形成新的回路、加强或削弱特定突触、改变树突棘的数量和/或其他机制,神经可塑性有助于突触强度的动态和适应性变化 [1][2]。然而,神经可塑性的受损与精神和神经系统疾病的发展有关,包括抑郁症样疾病 [3][4]。事实上,重度抑郁症 (MDD) 患者的神经发生和突触可塑性降低 [3]。其他研究表明,在患有 MDD 的个体中观察到神经可塑性异常 [4]。神经可塑性降低可归因于表观遗传机制对参与突触可塑性的基因的转录调控 [4]。这种损伤对与 MDD 相关的认知和情感症状的发展有显著影响 [3]。诱导或利用神经可塑性已成为一种有前途的治疗方法,可以抵消这些适应不良的影响并缓解症状 [3]。开发刺激神经可塑性的新方法可能是补充目前针对神经可塑性的精神疾病疗法的有效方法。然而,仍然需要进一步研究神经可塑性如何促进精神疾病的发展。尽管如此,确定神经可塑性在精神疾病中是如何被调节和改变的,对于开发针对神经可塑性潜在异常的治疗方法是必要的 [3]。
神经退行性,神经发育和神经精神疾病是最大的公共卫生挑战之一,因为许多人缺乏调整疾病的治疗方法。缺乏有效疗法的主要原因是我们对病因和细胞机制的有限理解。全基因组关联研究正在提供越来越多的疾病相关遗传变异的目录。下一个挑战是阐明这些变体如何引起疾病,并将这种理解转化为疗法。本综述描述了最近开发的基于CRISPR的功能基因组学方法如何发现神经系统疾病中的疾病机制和治疗靶标。使用CRISPR干扰(CRISPRI)和CRISPR激活(CRISPRA),可在实验疾病模型中使用细菌CRISPR系统来编辑基因组并控制基因的表达水平。这些遗传扰动可以在大规模平行的遗传筛选中实施,以评估人类细胞的功能后果。CRISPR筛选与诱导的多能干细胞(IPSC)技术相结合,该技术能够推导分化的细胞类型,例如神经元和神经胶质,以及来自从患者获得的细胞的脑器官。基于疾病相关的基因表达变化的基于CRISPRI/CRISPRA的建模可以确定因果变化。遗传修饰者筛查可以阐明疾病机制,细胞类型选择性脆弱性的因果决定因素,并确定治疗靶标。
弗里德赖希共济失调 (FRDA) 是一种常染色体隐性神经退行性疾病,由 frataxin (FXN) 基因内含子 1 中的 GAA 重复扩增引起,导致线粒体铁结合蛋白 frataxin 的表达显著降低。我们之前报告说,同基因造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 移植可防止 FRDA 小鼠模型 YG8R 中的神经退行性。我们表明,挽救机制是由功能性 frataxin 从 HSPC 衍生的小胶质细胞/巨噬细胞转移到神经元/肌细胞所介导的。在本研究中,我们报告了使用 CRISPR-Cas9 系统进行 FRDA 自体 HSPC 移植的第一步。我们首次鉴定出一对 CRISPR RNA(crRNA),它们可有效消除人类 FRDA 淋巴母细胞中的 GAA 扩增,恢复 frataxin 表达的非病理水平,并使线粒体活动正常化。我们还优化了从健康和 FRDA 患者外周血中分离的 HSPC 中的基因编辑方法,并证明基因编辑细胞在体外和体内造血正常。该过程不会诱发细胞毒性作用或重大脱靶事件,但在基因编辑细胞中观察到 p53 介导的细胞增殖延迟。这项研究为将基因校正的 HSPC 自体移植用于 FRDA 的临床转化奠定了基础。
新皮层发育取决于神经干细胞和祖细胞增殖和分化以在成年大脑中产生不同种类的神经元的固有能力。这些祖细胞可以区分为顶端祖细胞,这些祖细胞在心室区和基础祖细胞中占据干细胞生态位,这些祖细胞占据了室室(SVZ)中的干细胞生态位。在发育过程中,室室中提供的干细胞生态位使基底祖细胞的增殖和自我更新增加,这可能是人类新皮层扩张的基础。然而,在发育中的新皮层中形成SVZ干细胞生态位的成分尚未完全了解。在这篇综述中,我们将讨论SVZ干细胞生态位的潜在组成部分,即细胞外基质组成和脑脉管系统,以及它们在胎儿新皮质发育过程中建立和维持这种利基市场中可能的关键作用。我们还将强调基底祖细胞形态在保持SVZ干细胞壁中的增殖能力方面的潜在作用。最后,我们将专注于使用脑器官对i)了解基底祖细胞的独特特征,尤其是基础radial胶质的; ii)SVZ干细胞生态位的研究成分; iii)提供了有关如何改善脑器官(尤其是器官SVZ)的未来方向,并使其更可靠的人类新皮层发育和进化研究模型。
多倍体是自然界中广泛的细胞特征,并且在生物体生长中起着至关重要的作用。真核生物实际上有两组完整的同源染色体集,一种真核细胞通常会复制其染色体,以在S期间产生两个相等的基因组相等的二倍体组,这将均匀分裂并产生两个相同的二倍体子细胞。相比之下,具有两套完整的同色染色体的细胞被认为是多倍体的。可以在具有单个多倍体核的细胞中观察到这一点,也可以在具有二倍体甚至多倍体核的多核细胞中观察到。在植物中,多倍体可能会影响其适应性,这有助于它们适应不断变化的环境,并提供新的遗传伴侣来诱导遗传变异,从而导致更高的多样性或新颖的基因功能(Leitch和Leitch,Leitch,2008)。多倍体在昆虫和脊椎动物中也很常见(Bogart,1979)。在某些类型的哺乳动物细胞中,例如乳腺细胞(Rios等,2016),腹膜下(SPG)细胞(Unnavaithaya and Orr-Weaver,2012),心肌细胞和肝细胞(Anatskaya和Vinogradov,Anatskaya and Vinogradov,2007),Skinetsincytimody)(ZANET)(ZANET)。滋养细胞巨细胞(Sher等人,2013年),从二倍体到多倍体的跨性别在产后发育过程中似乎对于cellular功能至关重要(Senyo等人,
可以公平地说,大多数神经科学家对于意识如何产生这个问题采取的方法是忽略它。尽管有积极的研究项目在研究意识的关联因素,并探索可能相关的神经集合的信息属性,但这些方法中隐含的意识机制是意识不知何故就产生了。这种对意识“神奇出现”的依赖并没有解决“客观上不合理”的命题,即没有属性或特性可以说与意识相关的元素以某种方式聚集在一起产生意识。神经科学已经提供了证据表明神经元是意识的基础;在精细和粗略的尺度上,我们的意识体验的各个方面都依赖于特定的神经活动模式——在某种程度上,神经元的连接性计算了我们体验的特征。那么,我们如何从知道某些特定的细胞结构会产生意识,到理解为什么会这样呢?电生理学家测量的电压和电流背后是一个极其复杂的电磁场系统——这是大脑中神经元和神经胶质细胞的基本物理学。大脑完全由从原子层面向上的电磁 (EM) 现象构成。EM 场实际上体现了由产生第一人称视角的连接细胞集合执行的计算、信号或信息处理/活动。在细胞尺度上对 EM 场的研究提供了从基本术语(物理学)识别机制的外在迹象的可能性,而不仅仅是描述我们对它的心理抽象的相关性。