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新方法可描繪中樞神經系統發育路線圖

來源﹕科技日報2019-05-24 09:21

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  科技日報華盛頓5月22日電(記者劉海英)美國約翰‧霍普金斯大學醫學院研究人員22日在《神經元》雜誌網絡版上發表論文稱﹐他們開發出一種通過追蹤細胞內表達的基因來描繪中樞神經系統發育情況的方法﹐且已在小鼠視網膜中得到證實。研究人員表示﹐這一技術有望用於未來開發治療致盲性疾病和其他神經系統疾病的再生療法﹐推動再生醫學發展。

  視網膜是一種已被科學家充分研究的結構﹐其中包含多種存在於神經系統其他部分的細胞類型﹐因此﹐可作為一個極好的範例用於研究中樞神經系統發育。構成視網膜的各種細胞類型都是由神經祖細胞產生的﹐該細胞創造各種細胞類型所需的基因模式會沿著嚴格的時間線出現﹐如吸光視杆細胞和視錐細胞會由較年輕的祖細胞產生﹐而支持性神經膠質細胞則由較老的祖細胞產生。

  為了詳細研究神經祖細胞發育成各類型細胞的過程並構建路線圖﹐研究人員首先對不同發育時間點的個體小鼠視網膜細胞DNA進行了測序﹐隨後將相關信息輸入他們開發的一個機器學習計算機程序中﹐該程序會快速壓縮大量的遺傳數據﹐生成一幅幹細胞發育路線圖。通過路線圖﹐研究人員可以看到細胞發育的過程﹐瞭解哪些細胞類型會引發其他細胞類型﹐哪些細胞類型之間的關係最為密切﹐是什麼基因變化導致小鼠和人類視網膜中100多種細胞類型的產生等情況。

  研究人員表示﹐新技術提供了中樞神經系統細胞發育方面最全面的路線圖﹐讓他們能夠更深入地瞭解個體基因和基因網絡對發育中的中樞神經系統的影響。如果能利用這種路線圖來讓幹細胞製造某種類型的視網膜細胞﹐有朝一日醫生便可以通過替換因黃斑變性和其他致盲性疾病而損壞的細胞來治療這些疾病。而將這一技術應用於其他細胞類型﹐則有望幫助科學家更好地瞭解哪些基因會影響身體其他組織中的疾病發展。

[ 責編﹕肖春芳 ]
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