研究人员创建神经元,点燃火

科学第一次旅游,可以揭示信号在大脑中,学习如何改变神经通路,并可能导致加速药物开发,哈佛大学的科学家已经创造出转基因神经元火照亮。

工作,由约翰·l·勒布的副教授自然科学亚当•科恩和描述自然方法11月28日,涉及使用基因从死海微生物来生产蛋白质,当暴露在神经元电信号,会发出荧光,允许研究人员跟踪传播通过细胞的信号。

“这非常令人兴奋,”科恩说的研究。“基础生物学而言,我们现在可以做的事情有很多,我们是绝对做不到的。我们可以看到这些信号传播神经网络。我们可以研究信号传播的速度,如果它的变化细胞接受改变。我们甚至可能有一天可以研究这些信号如何在活的动物。”

创建发光神经元,科恩和他的团队被感染大脑细胞已经在实验室培养的转基因病毒包含具有基因。一旦感染,细胞开始制造蛋白质,允许他们照亮。

“神经元的工作方式是膜周围整个细胞,就像一根电线和绝缘,除了一个神经元膜是一种活性物质,”科恩说。“正常情况下,细胞的内部是相对于外部带负电。

“当一个神经元受到刺激时,电压反转很短的一段时间,关于1/1,000th秒,”他继续说。“这短暂的激增电压旅行的神经元,然后激活下游其他神经元。我们的蛋白质是坐在神经元的细胞膜,因此脉冲冲洗的蛋白质,他们点亮,给我们一个图像的神经元火。”

这项研究有可能彻底改变我们的了解电信号穿过大脑,以及其他组织,科恩说。

“以前,最好的方法来测量细胞的电活动是坚持一个小电极和记录结果在一个电压计,”他说。”这个问题,然而,是你只测量电压在某一时刻,你没看到空间映射的信号传播。现在,我们将能够研究信号传播,无论是通过所有神经元以同样的速度移动,甚至信号如何改变如果细胞经历类似于学习。”

科恩说,使用电极的另一个限制是,这个过程往往相对迅速杀死细胞,使其不可能研究过程,随着时间的推移发生。他的新过程,然而,打开车门研究神经元生长和发育的影响,或监测干细胞如何发展。

能够跟踪电气通路在细胞还拥有实际应用,科恩说,特别是当涉及到开发新的药物或其他治疗。

“许多、许多药物目标离子通道,这是重要的蛋白在调节心脏和大脑的活动,”他说。“现在,如果你想测试复合旨在激活或灭活一个特定的离子通道,你必须培养的细胞,检测电极,然后加入药物,看看会发生什么。这是一个极其缓慢的过程——它通常需要为每个数据点一两个小时。

“现在我们能做到光学显微镜,我们可以测试药物的功效在几秒钟一个细胞。而不是测试一种化合物或十个化合物,我们可以尝试测试数以千计甚至成百上千。我们可以测试不同的条件,不同的混合物——它将增加的吞吐量测试新药。”

这个过程甚至可能为那些学习开辟新的研究途径从萧条到心脏病遗传条件。

利用干细胞,研究人员可以在实验室里培养细胞的基因是相同的一个病人被携带特定条件的遗传倾向,然后研究信号如何通过这些细胞。