梅德福德/马萨诸塞州萨默维尔(2019年5月26日)——由塔夫茨大学生物学家领导的研究人员发现，通过使用一些被称为“离子药物”的药物，可以修复因尼古丁暴露而受损的发育中青蛙胚胎的大脑。胚胎中的生物电模式，然后修复正常的解剖结构、基因表达和生长正常的大脑功能。今天发表在《神经科学前沿》上的这项研究介绍了基于生物电蓝图恢复胚胎发育的干预策略，研究人员认为这可以为探索治疗药物帮助修复先天性缺陷提供路线图。
先前的研究表明，尼古丁可以破坏生长胚胎大脑中正常的电模式，从而基本上洗掉或降低了不同电压水平的细胞周围生物电模式的对比度——“模式”，这些模式指导着组织和器官的模式和生长。人体内的尼古丁与产前发病率、婴儿猝死、注意缺陷多动障碍(ADHD)等认知功能、学习记忆缺陷有关，但该分子如何诱发脑结构缺陷仍存在诸多疑问。
这组作者使用尼古丁来开发青蛙胚胎以产生神经缺陷，以便确定能够逆转这种化学物质有害影响的具体干预措施。他们之前的研究在控制大脑发育的自然电信号中发现了一种特殊的元素，即超极化激活的环核苷酸门控通道2(HCN2)，它可以恢复生物电模式——就像使用照片编辑工具调节对比度一样——并防止尼古丁引起的缺陷。
这项研究有两个主要的新发现。首先，与之前的研究不同，即使用一种可以改变HCN2表达的基因疗法来修复缺陷，新的实验表明，不引入基因也可以达到同样的效果——相反，使用小分子药物激活HCN2通道已经存在于青蛙胚胎中。其次，研究人员已经证明，控制大脑发育的电子模式信息可以从胚胎的远处重置。
万尼瓦尔布什的迈克尔莱文教授说：“这项研究的显著之处在于，当我们在距离大脑一定距离的非神经区域增加HCN2的表达时，我们仍然可以修复或预防大脑的缺陷。”塔夫茨大学文理学院生物学博士，塔夫茨大学艾伦发现中心主任。“我们发现胚胎某个部位的HCN2不仅可以部分恢复生物电模式，还可以恢复一定距离。”
他补充说：“建造一只完全长大的动物的说明，包括像大脑这样的复杂器官，分布在胚胎的所有细胞中。”“这些结果表明，我们可能不必直接瞄准受损区域，但我们可以用药物代替基因操纵，这为生物医学部署提供了许多机会。”
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