研究人员通过生物电药物预防或修复青蛙大脑发育缺陷

马萨诸塞州梅德福德/萨默维尔(2019年5月26日)——塔夫茨大学生物学家领导的研究人员发现，发育中的青蛙胚胎因尼古丁暴露而受损的大脑可以通过使用一些称为“离子药物”的药物来修复。胚胎中的生物电模式，然后修复正常的解剖结构，基因表达和大脑功能的正常成长。今天发表在《神经科学前沿》上的这项研究介绍了基于恢复胚胎发育的生物电“蓝图”的干预策略，研究人员认为这可以为探索帮助修复先天性缺陷的治疗药物提供路线图。

早期的研究表明，尼古丁会破坏正在生长的胚胎大脑中正常的电模式，从而基本上侵蚀或降低生物电模式的对比度——细胞周围不同电压水平的“模式”，该模式指导模式和组织器官的生长。人体内的尼古丁与产前发病率、婴儿猝死、注意力缺陷多动症(ADHD)和其他认知功能、学习和记忆缺陷有关，但这种分子如何诱导大脑结构缺陷仍有许多疑问。

这组作者使用尼古丁培养青蛙胚胎产生神经缺陷，以确定可以逆转这种化学物质有害影响的具体干预措施。他们之前的研究发现了控制大脑发育的天然电信号中的一种特殊元素，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——就像用照片编辑工具调出对比度一样——并防止尼古丁造成的缺陷。

这项研究有两个主要的新发现。首先，不同于以往的研究，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——而是使用小分子药物激活青蛙胚胎中已经存在的HCN2通道。其次，研究人员证明了控制大脑发育的电子模式信息可以从胚胎的距离重置。

Nevar Bush教授迈克尔莱文(Michael Levin)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防止大脑中的缺陷。”塔夫茨大学文理学院生物学博士，塔夫茨大学艾伦探索中心主任。“我们发现胚胎的一部分中的HCN2不仅可以部分恢复生物电模式，还可以恢复一定的距离。”

他补充说：“构建一个完全成熟的动物的指令，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，我们可能不必直接针对受损区域，我们可以使用药物来代替基因操纵，这为生物医学部署提供了许多机会。”

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