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调控一个基因就能治疗“老糊涂”?

    列车长查票,一位老人半天没找到,列车长安慰说:“没关系,再补张就好了。”老人:“这怎么可以,找不到那张票,我怎么知道我要去哪里?”

    不开玩笑,有一天,你可能真的会变成这样的“老糊涂”。按照分子生物学的观点,其背后的机制都是由基因控制的,今年12月18日,《神经科学杂志》(the Journal of Neuroscience)上的一篇研究报道提出,科学家们已经发现一个被称为FKBP的基因在年老引起的认知功能衰退中起到重要调控作用。

    文章的作者,来自美国肯塔基大学的神经生物学家菲利普·兰德菲尔德(Philip Landfield)说:“他们最近的研究结果几乎解决了困扰他三十多年的问题,那就是为什么老年动物中海马的电生理功能会受到影响?”这似乎不难解释,我们都知道,神经元之间的不断发放电信号脉冲增强突触连接,构成了学习和记忆的生理基础,年老动物认知功能的降低就意味着可能与神经元间电信号传递的效率降低有关。此次报道的研究中,文章作者发现FKBP基因家族的成员可通过调控神经元内钙离子的释放从而调控动物的认知功能。他们在老年大鼠海马中使FKBP家族中的一个基因——FKBP1b过表达,发现老年大鼠的学习记忆能力增强,可恢复到年轻大鼠的水平;并且有意思的是,通过增强这一个基因的表达,其余800多个因年老而表达水平改变的基因的表达也得到了恢复,并且接近年轻大鼠的水平。只改变一个基因的表达即可逆转大脑因年老发生的如此多方面的变化这个结果,令作者表示也很惊讶。


    (大鼠海马)

    该作者之前的研究发现认知功能衰退可能与海马神经元中钙离子的过量释放有关,他们通过降低年轻小鼠脑中FKBP家族的一个基因表达,神经元出现了钙离子的调控紊乱,年轻大鼠表现出老年大鼠的特征。

    研究当然引起了很多的讨论。作为此文章的审稿人之一,来自南伊利诺伊大学的格雷戈里·罗斯(GregoryRose)教授表示,这个研究结果可能会对当下流行的阿尔兹海默病的神经炎症学说产生冲击,因为过表达FKBP1b对其他基因表达水平的改变,这些基因与神经炎症中表达改变的那些基因并不吻合,这意味着靶向降低神经炎症的方法可能并不能减缓阿尔兹海默病的症状。来自麻省理工学院-哈佛布罗德研究所的神经生物学家Dheeraj Roy认为,只需要过表达一个基因就能产生如此广泛的影响也非常令人惊讶,之前的预测认为需要改变多个基因的表达才能降低神经元的钙离子释放。来自美国西北大学的JohnDisterhoft则认为可以通过检测该基因的mRNA水平判断学习记忆能力。该项研究成果引发出出新的问题,是否海马中更细化的特定脑区在其中起到更重要的作用?这可能会对以后进行转化研究的研究方向起到指引作用。罗斯教授也表示脑区的特异性是个重要问题,此研究结果还不能转化为治疗方法,对其作用的特异性还有待深入验证,但结果至少阐明了海马脑区钙离子信号在认知功能中的作用,且证明了年老相关的脑功能衰退可以逆转。

    作者现在已经着手进一步的研究,目的在于揭示年老时为何FKBP1b的表达会有所下调,也许有天能真正解决临床认知衰退的难题。

     

    参考文献:

    1. Shawna Williams, Study Pinpoints Potential “Master Regulator” ofAge-Related Cognitive Decline. The Scientist, 2017.

    2. John Gant, et al.FK506-Binding Protein 12.6/1b, a negative regulator of [Ca2+],rescues memory and restores genomic regulation in the hippocampus of agingrats. The Journal of Neuroscience, 2017.

       


     


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