近十年来,神经科学领域已从人工和环境匮乏的实验转向对多个大脑的互动、协调和同步进行现实研究。在这些新的人际同步实验中,越来越多的人开始采用自然的社会互动来评估同步神经元通信背后的机制。在这里,我们强调将神经同步评估与非语言行为同步测量相结合的重要性,这些同步表现在各种社交环境中:轻松的社交互动、计划共同的愉快活动、冲突讨论、创伤的唤起或提供支持,并评估神经和行为同步在发育阶段和精神病理学条件下的整合。我们还展示了脑磁图神经成像作为研究交互式神经同步的有前途的工具的优势,并考虑了以牺牲实验严谨性为代价的生态效度挑战。我们回顾了大脑之间互动的节奏信息流的最新证据,并最后讨论了可能有助于将脑对脑协调研究提升到新水平的最新发展。
摘要性别如何通过青春期影响PFC的突触发育尚不清楚。在这里,我们描述了从青春期到成年的大鼠PFC中性别特异性细胞和突触轨迹。与其他发育阶段相比,成年女性PFC 5层的兴奋性较低。与长期增强或MGLUR3-LTD不同,内源性大麻素介导的长期抑郁(ECB-LTD)的发育过程是性二态的。 ECB-LTD在少年女性中表达,但仅出现在男性青春期中。eNdovanilloid TRPV1R或欧洲央行受体在LTD期间以顺序和性二态性方式参与。欧洲央行/香草素系统的基因表达是顺序的,性别是特定的。ltd-无能的少年男性的CB1R相互作用抑制蛋白CRIP1A和2AG降解酶ABHD6的表达水平升高。对ABHD6或MAGL的药理抑制作用,在年轻男性中启用了Ltd,而AEA降解的抑制作用无效。这些结果揭示了大鼠PFC的成熟轨迹的性别差异。
CRISPR/Cas9 介导的转录激活 (CRISPRa) 是研究复杂生物现象的有力工具。尽管基于 VP64 转录激活因子的 CRISPRa 方法已在培养细胞和动物模型中得到广泛研究,并且对体内各种细胞类型和发育阶段表现出极大的通用性,但不同的 dCas9-VP64 版本尚未进行严格比较。在这里,我们比较了相同环境下的不同 dCas9-VP64 构建体(包括所用的细胞系和转染条件)激活内源和外源基因的能力。此外,我们研究了将 VP64 添加到基于 VP64 和 p300 的构建体的最佳方法。我们发现 MS2-MCP 支架 VP64 比直接将 VP64 融合到 dCas9 的 N 端更好地增强了基础 dCas9-VP64 和 dCas9-p300 活性。对于所有测试的靶基因,dCas9-VP64+MCP-VP64 和 dCas9-p300+MCP-VP64 均优于 VP64-dCas9-VP64。此外,使用 dCas9-VP64+MCP-VP64 或 dCas9-p300+MCP-VP64 进行多重 gRNA 表达可显著增强内源基因激活,达到与使用单个 gRNA 的 CRISPRa-SAM 相当的水平。我们的研究结果表明 dCas9-VP64 CRISPRa 系统有所改进,有助于开发多功能、高效的 CRISPRa 平台。
竹节虫 Medauroidea extradentata 的孤雌生殖生命周期为转基因品系的产生提供了独特的优势,因为原则上在第一代就可以实现同源且稳定的转基因品系。然而,到目前为止,用于操纵其基因的遗传工具尚未开发出来。在这里,我们成功地实施了 CRISPR/Cas9 技术来修改竹节虫 Medauroidea extradentata 的基因组。作为概念验证,我们针对参与眼色素沉着的 ommochrome 途径的两个基因(朱砂和白色,分别为第二和第一外显子)以产生敲除 (KO) 突变体。产卵后 24 小时内进行微注射,重点关注单细胞(和单倍体)发育阶段。产生的 KO 导致朱砂和白色的眼睛和角质层颜色表型不同。纯合朱砂突变体的眼睛和表皮呈现淡色色素沉着,而纯合白色 KO 导致发育中的胚胎完全无色素表型。总之,我们表明 CRISPR/Cas9 可以成功应用于 M. extradentata 的基因组,从而产生表型不同且可存活的动物。现在可以使用这种遗传工具箱,利用孤雌生殖非模式生物创建稳定的转基因品系。
在2013年,兰开斯特(M. Lancaster)描述了第一个获得人脑器官的方案。这些类器官通常是由人诱导的多能干细胞产生的,可以模仿人脑的三维结构。虽然他们概括了人脑的显着发育阶段,但它们用于研究神经退行性疾病的发作和机制仍然面临着关键的局限性。在这篇综述中,我们的目的是强调这些局限性,这些局限性阻碍了脑类器官成为可靠的模型,而不是研究神经退行性疾病,例如阿尔茨海默氏病(AD),帕金森氏病(PD)和肌萎缩性侧向硬化症(ALS)。具体来说,我们将描述结构和生物学障碍,包括缺乏衰老的足迹,血管生成,髓鞘形成以及功能和免疫能力的小胶质细胞 - AD,PD和ALS中神经变性的所有重要因素。此外,我们将讨论监测这些器官的微型解剖学和电生理学的技术局限性。并行,我们将提出解决当前局限性的解决方案,从而使人脑器官成为建模神经变性的更可靠的工具。
RNA 测序技术的最新进展使我们能够发现一种新的 RNA 物种,即环状 RNA(circRNA;图 1)。环状 RNA 已被确定为自然存在的广泛且多样的内源性非编码 RNA 家族,它们可能调节哺乳动物的基因表达(Huang 等人,2017 年),并因神经退行性疾病和癌症而受到干扰(Chen 等人,2016 年)。它们是异常稳定的 RNA 分子,具有细胞类型或发育阶段特异性的表达模式。已鉴定出数千种环状 RNA,其中大多数研究测序了大脑和疾病组织样本。然而,迫切需要了解环状 RNA 的表达模式及其在外周、非大脑、健康组织中的特性,不仅在人类中,而且在用作复杂疾病研究实验模型的其他哺乳动物物种中也是如此。为了应对这一挑战,该项目旨在研究来自三种哺乳动物物种(包括人类、猕猴和小鼠)的十种不同外周组织类型的环状转录组景观。
基于纳米颗粒的药物输送系统有可能彻底改变医学,但其低血管通透性和被吞噬细胞快速清除的特性限制了其在医学上的影响。由于胎儿组织中血管生成和细胞分裂率高以及免疫系统尚未发育完全,在子宫内输送纳米颗粒可以克服这些关键限制。然而,人们对胎儿发育阶段的纳米颗粒药物输送知之甚少。在本报告中,我们使用 Ai9 CRE 报告小鼠证明脂质纳米颗粒 (LNP) mRNA 复合物可以在子宫内输送 mRNA,并且可以进入和转染主要器官,例如心脏、肝脏、肾脏、肺和胃肠道,效率高且毒性低。此外,在出生后 4 周,我们证实横膈膜、心脏和骨骼肌中分别有 50.99 ± 5.05%、36.62 ± 3.42% 和 23.7 ± 3.21% 的肌纤维被转染。最后,我们在此表明,与 LNPs 复合的 Cas9 mRNA 和 sgRNA 能够在子宫内编辑胎儿器官。这些实验证明了在子宫内非病毒递送 mRNA 到肝脏以外的器官的可能性,这为治疗出生前多种毁灭性疾病提供了一种有希望的策略。
2013 年,M. Lancaster 描述了第一种获取人脑类器官的方案。这些类器官通常由人诱导多能干细胞产生,可以模拟人脑的三维结构。虽然它们重现了人脑的主要发育阶段,但它们在研究神经退行性疾病的发病和机制方面的应用仍然面临重大限制。在这篇综述中,我们旨在强调这些限制,这些限制阻碍了脑类器官成为研究阿尔茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD) 和肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 等神经退行性疾病的可靠模型。具体来说,我们将描述结构和生物学障碍,包括缺乏衰老足迹、血管生成、髓鞘形成以及功能性和免疫活性小胶质细胞的加入——所有这些都是 AD、PD 和 ALS 中神经退行性疾病发病的重要因素。此外,我们将讨论监测这些类器官的微观解剖学和电生理学的技术限制。同时,我们将提出解决方案来克服当前的限制,从而使人类大脑类器官成为模拟神经退行性疾病的更可靠的工具。
摘要 3D 成像数据需要 3D 参考图谱才能进行准确的定量解释。现有的从 2D 衍生图谱生成 3D 图谱的计算方法会产生大量伪影,而手动管理方法则需要大量劳动力。我们提出了一种 3D 图谱构建的计算方法,通过识别底层成像数据中的解剖边界并使用这些边界来指导 3D 转换,大大减少了伪影。解剖边界还允许将图谱扩展到完整的边缘区域。将这些方法应用于 Allen 发育小鼠大脑图谱 (ADMBA) 中的八个发育阶段,可以得到更全面、更准确的图谱。我们从 15 个完整的小鼠大脑生成了成像数据来验证图谱的性能,并观察到了定性和定量的改进(图谱和解剖边界之间的一致性提高了 37%)。我们提供 MagellanMapper 软件和八个 3D 重建的 ADMBA 图谱作为流程。这些资源有助于在样本之间和整个发育过程中进行全器官定量分析。
随着CoVID-19仍在全球范围内的增长,对SARS-COV-2的特定免疫病理学进行了彻底的研究,它与宿主免疫系统和病原体逃避机制的相互作用可以清楚地表明病原体如何违反宿主免疫防御的宿主免疫防御能力,并且患者的疾病患者患者有疾病。此类研究还将揭示儿童和年轻患者如何更好地承受疾病的基本机制。研究免疫防御机制以及康复血浆患者人群的长时间免疫记忆可能不仅有助于设计合适的疫苗候选者,不仅是为了当前的爆发,而且还有助于未来的类似暴发。正在针对COVID-19的潜在疫苗或治疗剂进行测试的重要药物,包括活衰减的疫苗,灭活或杀死的疫苗,亚基疫苗,抗体,干扰素治疗,重新外围现有药物以及基于核酸的疫苗。世界各地的几个组织已经快速传播了19次疫苗的开发,并且一些药物已经进入了临床试验的第三阶段。因此,在这里,我们试图快速了解疫苗或治疗方法的发育阶段,以治疗这种致命的疾病。