生物电在大脑发育和修复中起着关键作用

今天报告的研究由塔夫茨大学生物学家显示，第一次将细胞控制和指导胚胎脑发育和操纵这些信号的生物电信号可以修复遗传缺陷并诱导其在通常不会生长的地方的健康脑组织的发展。

研究表明，生物电信号调节两个细胞重编程因子(可以转化为成人的蛋白质)的活性细胞进入干细胞），这是第一次在Xenopus Laevis胚胎中分析了与人类的许多进化性状。结果出现在2015年3月11日，版本的神经科学杂志。

“我们发现，即使使用生物电信信号，电池也会在胚胎中长距离进行通信，并且他们使用这些信息来了解形成的位置大脑以及大脑应该有多大，”该论文的通讯作者迈克尔·莱文博士说，他是生物学万尼瓦尔·布什主席，并指导塔夫茨艺术与科学学院再生与发育生物学中心。“这些信号不仅是正常发展所必需的;他们是有益的。”

莱文用计算机作了一个类比。生物电信号并不是简单地开关电脑，被动地让电脑执行其功能。它们实际上携带着重要的信息，其功能就像让计算机执行复杂活动的软件一样。”

这些生物电信号通过细胞膜的电压差的变化来实现 - 称为蜂窝静止电位 - 跨解剖区域的差分电压模式。

生物电信号涉及不同的细胞类型，包括成熟的体细胞和干细胞。莱文实验室先前的工作揭示了生物电梯度在眼睛、肢体和内脏器官形成中的作用，而这篇新论文发现，自然胚胎电压梯度指导大脑的形成。

推翻遗传缺陷

“这种最新研究还表明了”劫持“这种生物电信机的分子技术，以迫使身体在其他地方制作新的脑组织并修复遗传缺陷会导致大脑畸形，”Levin说。“这意味着我们可能能够诱导新的增长脑组织解决出生缺陷或脑损伤，这对再生医学来说是非常令人兴奋的。”

在点的情况是陷波信号通路，一种在神经细胞生长和哺乳动物和大多数其他多细胞生物中起作用的蛋白质信号传导途径。陷波信令中断的缺陷大脑发育并且还与诸如T细胞急性淋巴细胞白血病和多发性硬化症等疾病有关。研究小组发现，使用分子技术使细胞中的适当生物电状态使它们能够覆盖陷波故障诱导的缺陷，尽管遗传缺陷的缺口蛋白缺血性缺陷蛋白质。

“使用生物电信号来控制组织形状不需要微观地编制细胞的遗传，这可能具有严重不利影响，”莱文实验室论文和研究助理第一作者。

Levin说，生物电和重编程因素共同努力调节组织命运。“需要额外的研究来了解电信信号与遗传网络相互作用的机制。然而，在这里，我们展示了两种这样的步骤，涉及通过称为间隙结的电突触的钙信号和细胞通信。我们正在申请这些方法在生物医学环境中，尤其是离子通道调节药物 - 电气治疗缺陷并诱导脑再生。“

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