问答:通过一只苍蝇的眼睛解剖运动障碍
每当我们移动时，电脉冲就会沿着神经元高速公路传输，从一个神经细胞跳到另一个神经细胞，直到到达肌肉，导致肌肉收缩。由于肌肉运动依赖于神经功能，神经退行性疾病有时会导致虚弱的症状，如颤抖或僵硬。
神经退行性疾病，包括阿尔茨海默氏症和帕金森症疾病(PD)，影响全球数百万人。重要的是，这些疾病的一组，被称为运动障碍，基本上是无法治愈的，严重影响患者的生活质量。
Sherry Aw是A*STAR分子与细胞生物学研究所(IMCB)的独立研究员和小组负责人，领导着一个研究背后生物学的小组运动障碍．利用果蝇(黑腹果蝇)作为疾病模型，她的团队旨在了解这些疾病背后的病理，并设计新的治疗和诊断策略。在A*STAR Research的采访中，Aw分享了她的工作，以及她计划如何分析帕金森病等运动障碍背后的科学。
你为什么选择学习神经科学，特别是神经退行性疾病?
我对神经科学的兴趣源于好奇心:尽管在理解神经生理学方面取得了巨大的进步，但关于大脑如何运作仍有许多有待发现的地方。即使到现在，我们仍然不能真正理解大脑作为一个整体是如何运作的。
后来，在IMCB的Stephen Cohen教授的实验室进行博士后培训时，我对神经退行性疾病产生了更具体的兴趣。我特别研究了一类叫做运动障碍的神经退行性疾病，广义上讲，这类疾病会导致对自主运动失去控制。这些情况不仅会严重损害患者的健康，而且对我们这样的老龄化社会也会产生越来越大的社会经济影响。目前，也没有针对这些疾病的治疗方法，部分原因是我们对它们的基本生物学水平缺乏了解。
概括地说，你的研究试图解决什么关键问题?
运动障碍的特征是难以控制自主运动，导致某些症状，如手颤抖。例如，脊髓小脑性共济失调3 (SCA3)是一种罕见的遗传运动障碍，患者的步态、手、语言和眼球运动的协调性恶化。
然而，运动控制的具体变化在两种情况之间是不同的。例如，SCA3与过度的、不自主的运动有关，如抽搐和协调性差，而帕金森氏症(PD)导致运动僵硬和缓慢。这些不同的行为可能是由不同类型的神经元回路所影响。因此，我们的目标是描述这些脆弱的神经元类型，并剖析其潜在的神经遗传学和分子机制．
为什么果蝇是研究人类运动障碍的合适模型?
尽管这两个物种之间有明显的差异，但果蝇已经帮助阐明了人类大脑功能和神经退行性疾病的许多保守机制。我们用果蝇作为疾病模型对于人类的运动障碍因为神经功能的基本原理从苍蝇到人类都是保守的，不仅是在分子和细胞水平，甚至是在神经回路水平。
我们发现这些相似之处之前的研究我们开发了一个基于全自动机器学习的程序来跟踪果蝇腿部的运动，叫做基于特征学习的肢体分割和跟踪(FLLIT)。在这项研究中，我们首次表明，与患有这些疾病的人类患者相比，苍蝇PD和SCA3模型的步态有密切的相似之处。重要的是，这些发现表明，苍蝇和人类之间的运动神经元回路是很保守的。由于果蝇拥有的神经元比人类少100万倍，在果蝇模型中研究这些问题可以让我们在一个更简化的模型中研究这些运动障碍背后的复杂机制。
你现在正在解决的一些研究问题是什么?
使用FLLIT，我们报道了苍蝇腿部震颤的第一次测量，并发现那些携带SCA3的人在走路时表现出强烈的震颤。目前，我们打算跟踪这些发现，以阐明这些震动背后的分子和细胞机制。具体来说，我们正试图了解携带SCA3的苍蝇的潜在神经回路功能障碍是如何导致震颤的。
除此之外，我们还致力于优化我们开发的一种名为Pandan的微rna传感器。MicroRNAs是许多疾病(包括神经退行性疾病)的一组有前途的生物标志物。然而，目前的microRNA检测方法需要先进的培训和昂贵的设备。通过提高Pandan的敏感性和特异性，我们的microRNA传感器有可能在未来作为一种低成本的临床诊断工具用于运动障碍和其他疾病。
你的研究对神经退行性疾病有什么启示?
我们希望通过了解运动障碍的基本机制，我们将能够确定新的治疗和诊断策略神经退行性疾病．例如，我们的研究有可能解开生化途径的功能障碍导致特定的运动障碍，使我们能够识别新的候选基因，可以作为新的临床治疗的基础。
展望未来，你还会继续研究哪些相关的问题?
我相信我们的工作将向两个方向发展。首先，我们希望在未来5到10年里，利用哺乳动物模型扩展和验证我们在苍蝇身上发现的神经遗传机制。第二，我们的目标是更加关注转化研究，特别是在药物开发领域。例如，我们正在使用FLLIT来研究震动的细胞机制，这种震动非常普遍，但人们对它知之甚少。我们计划将我们的方法应用到基于行为表型的药物筛选中，以确定运动障碍的潜在药物靶点。
