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新果蝇模型有助于研究脑外伤

2013-10-18 12:38| 发布者: 大江| 查看: 320| 评论: 0

摘要: 新果蝇模型有助于研究脑外伤 面对各种某某有脑外伤史的前职业橄榄球员自杀的新闻报道,遗传学家Barry Ganetzky哀叹道,正因为缺乏成熟的系统模型,医学界很难及时发现脑损伤对机体到底有多大影响。他提起40多年前的 ...
新果蝇模型有助于研究脑外伤



面对各种某某有脑外伤史的前职业橄榄球员自杀的新闻报道,遗传学家Barry Ganetzky哀叹道,正因为缺乏成熟的系统模型,医学界很难及时发现脑损伤对机体到底有多大影响。

他提起40多年前的一次从未认真勘察过的实验观察:一次猛烈地打击使一小瓶果蝇发生了短暂的晕厥,过了一小会儿它们才回复过来,当时他仅仅是觉得这个现象很有趣

如今来自美国威斯康星大学的遗传学教授Ganetzky正致力于将他多年前的偶然发现变成研究脑外伤的新方法。他和该大学的另一名细胞与再生生物学教授David Wassarman在美国国家科学院学报发表了这一新发现,目前学术界还没有对人类脑损伤易感性的遗传基础和其与脑外伤之间的联系的相关文献。

当一个力作用于身体时,大脑由于受挤压的作用与反向坚硬的颅骨内部发生猛烈撞击,这就是脑外伤发生的过程。在米国每年发生170万例脑外伤,大约三分之一是摔倒所致,其余主要原因包括车祸,工伤和运动创伤。近些年经历过爆炸的老兵脑外伤的发生率也是逐年升高。

在许多病例中,短时间内脑外伤的影响都是轻微的,暂时性的——头痛,眩晕,视力下降,思维混乱,协调障碍。但是随着时间的推移,脑外伤会导致神经变性性疾病以及一系列相关症状,包括失忆,认知障碍,严重的抑郁症,甚至表现与埃尔茨海默症相似的痴呆症状。每年全社会要因治疗和丧失劳动力承受近数十亿美元的负担。

虽然脑外伤从症状可以分为轻微严重,但是我们对其潜在的发生原因却是知之甚少

“对其他一些我们耳熟能详的高血压,癌症,糖尿病,心脏病,我们多多少少也掌握了一些内容,而对脑外伤,毫不客气可以说我们一无所知。” Ganetzky这样说,“为什么打击头部会引起癫痫?又或者怎么发展到神经变性?没人能够回答这些问题———某种程度上讲,是因为我们还没有模型去研究”

解剖果蝇可以发现,果蝇的大脑是被装在一个类似于颅骨的硬角质层内,而果蝇作用于神经系统机能的基本机制与哺乳动物也很相似。在最新的发表的研究中,Ganetzky和Wassarman描述了一种新方法可以在果蝇身上造成创伤来模拟人类脑外伤。

Wassarman说:“现在我们拥有的是一个系统,系统会计算出脑外伤的各种变量在相应的病理结果中的贡献度,这就是我的这些小果蝇的真正威力”

与人类一样,少数果蝇蝇直接死于创伤,但是之后那些经治疗的果蝇会表现出于人类脑外伤后相似的生理反应,包括暂时性的功能丧失,协调障碍,短期内的免疫活化,紧接着发生神经变性,有时还会有早逝。

由威斯康星大学细胞和再生生物学部的高级研究专家Rebeccah Katzenberger带领的研究团队还发现,对老年果蝇的研究似乎更有意义,老果蝇比年轻果蝇更容易受外伤影响,而且Wassarman说许多脑外伤的成果与正常的衰老过程表现十分相似。

研究人员补充道,利用该模型,他们现在已经可以利用收集的遗传工具和技术去探究损伤的潜在动因。

“我们真正要了解的是在分子和细胞水平上的直接和长期后果。” Ganetzky说,“只有了解这些,我们才能更直接的诊断治疗”

他们已经发现的关键之一是,遗传在判断损伤结果上发挥了很重要的作用,这一结论来源于不同遗传背景的果蝇种在表现上会发生高度的变异性。正如Wassarman解释的,“解决脑外伤的最困难的是我们的个体差异性太大了”

他们通过大规模的基因分析还在积极开发这个模型,现在已经发现了不同种的果蝇的易感性也与不同的年龄相关。而且在这个系统里研究者还可以检测反复损伤的影响。

Ganetzky看到了依果蝇模型为基础开发应用的巨大潜力,同时威斯康星校友研究基金会(WARF)已经为这项发现申请了专利保护。

随着运动员,军方,父母亲对脑外伤的关注水涨船高,所有这些令人激动的新发现无疑会引起想要解决此问题的学界研究者与商业公司的极大兴趣,而这些研究通通都可以在简单优雅的果蝇模型身上进行。”WARF的牌照经理Jennifer Gottwald说,“这个模型的应用会加速医学界对这类患者治疗方法的研究”。

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