2023
08/31
相关创新主体

创新背景

随着年龄的增长,许多人都会经历记忆和认知能力的下降,然而,科学家们对于大脑中这些认知能力减退背后的分子变化尚没有清晰的认识,此外,在许多神经退行性疾病中,如阿尔茨海默症、帕金森病和多发性硬化症,大脑的某些区域更容易受到损害,但目前尚不清楚为何如此,因此,对这些问题的研究和解决尤为重要。

此外,以往的研究已经指出老化过程会破坏大脑中的稳定基因表达模式,这包括启动调节炎症和免疫反应的基因,并关闭负责蛋白质和胶原合成的基因,这些变化对神经纤维周围的髓鞘的完整性产生了影响,但在老化研究中,通常将关注点放在神经元密集的区域,如皮质或海马体,而忽略了白质这一区域。

因此,这项研究试图通过对小鼠大脑的深入探讨,来了解老化过程中白质中发生的显著变化,以及这些变化如何与记忆和认知功能的减退相关联,同时,研究还探讨了两种可能的治疗方法,卡路里限制和从年轻小鼠中提取的血浆注射,以评估它们是否可以对抗与年龄相关的大脑功能衰退。

 

创新过程

这项研究首先选择了小鼠作为实验动物,主要关注其大脑中白质的变化,因为白质是对于大脑内信息传输至关重要的组织,研究团队对59只雌雄小鼠的大脑两个半球的15个区域进行了样本采集,这些小鼠的年龄范围从3个月到27个月不等。

在这些样本中,他们鉴定和排名了在每个大脑区域内细胞表达的主要基因,他们找到了82个经常出现且在10个或更多区域中浓度有所变化的基因,基于这些基因,研究者开发了一个共同的老化评分,以评估大脑不同区域中的基因活性随年龄如何变化。

他们发现白质,尤其是位于大脑深部并含有由白色髓鞘保护的神经纤维的部分,在12和18个月大的小鼠中显示出基因表达的最早和最显著的变化。

此外,研究团队探索了两种可能的干预方法:卡路里限制和从年轻小鼠中提取的血浆注射,他们在小鼠19个月大时开始这些干预,并持续了四个星期,这两种干预对大脑不同区域产生了截然不同的效果,卡路里限制导致与生物钟有关的基因启动,而血浆干预启动了涉及干细胞分化和神经元成熟的基因,这导致了与年龄相关的基因表达的选择性逆转。

为了进一步挖掘与神经退行性疾病相关的基因变化,研究团队还研究了与阿尔茨海默症、帕金森病和多发性硬化症相关的基因在老化过程中的变化,他们发现,这些基因的表达分布在老年动物中发生了变化,并出现在与特定神经退行性疾病不太相关的大脑区域。

 

创新价值

随着全球人口老龄化的加剧,认知功能的下降和与年龄相关的神经退行性疾病如阿尔茨海默症和帕金森病成为了日益严重的公共健康问题,通过对老鼠大脑中的基因表达模式进行研究,该研究提供了有关大脑老化过程的深入了解,从而为预防和治疗与老化相关的认知衰退提供了新的线索和目标。

这项研究发现,白质在大脑老化过程中显示出最明显的变化,这有助于重塑科研者对大脑老化的认识,以往的研究主要关注神经元密集的区域,如皮层或海马,而白质往往被忽视,现在,白质被认为是对老化特别敏感的一个区域,为进一步的研究打开了新的研究方向。

此外,这项研究还探索了可能延缓大脑老化的干预方法,如卡路里限制和年轻小鼠血浆注射,这些发现不仅为科研者提供了有关如何预防和逆转认知衰退的线索,还为社会提供了可能的治疗方法,这可能会为老龄化的社会节省大量的医疗资源。

最后,这项研究对于那些没有明确遗传因素的神经退行性疾病患者也具有重要意义,通过研究与这些疾病相关的基因在老化过程中的变化,研究者可以更好地了解这些疾病的起因,为未来的治疗提供更准确的目标。

 

创新关键点

这项由斯坦福医学院主导的研究集中于通过小鼠实验来理解大脑老化的基因“指纹”,研究者发现随着小鼠的老化,大脑中负责传递信息的白质显示出最显著的变化,为深入了解这一发现,研究团队检测了59只不同月龄的小鼠大脑的15个区域,找出了与老化相关的82个基因,进一步的研究揭示,12至18个月大的小鼠的白质基因表达变化最为明显,此外,该研究还探索了两种可能的治疗方法:卡路里限制和注射年轻小鼠的血浆,发现后者似乎能够减缓与年龄相关的认知下降。

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