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乐卫东:自噬异常与神经退行性疾病的研究进展

乐卫东,中科院上海生命科学院-上海交通大学健康所研究员。

我们及他人的研究表明,蛋白质的错误折叠和聚集能明显促使神经退行性疾病的发展。错误折叠和聚集的蛋白质可通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)及大自噬和微自噬两个自噬溶酶体途径(ALP)清除。

我们的研究还发现神经细胞自噬活性的降低明显干扰蛋白质的降解和细胞器功能,而提高自噬活性有助于清除易聚集的蛋白质并促进神经元的存活,在神经保护与神经损伤和死亡中起着重要的作用。但是过度的自噬活动对神经细胞是有害的,说明自噬的调节在决定神经细胞的命运中是至关重要的。

我们在神经退行性疾病包括阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、亨廷顿氏病、肌萎缩性侧索硬化中探讨了自噬的异常作用和机制,发现了一些新的作用靶点和自噬调节剂,可望在不久的将来应用与神经退行性疾病的治疗。

2015-08-14 课时:55分钟

张志英:骨髓神经组织定向干细胞的来源、分离、培养及在周围神经的应用

张志英,博士,硕士生导师,副教授,现工作于第二军医大学解剖学教研室暨生物医学工程研究所暨再生医学研究中心。主要从事脊髓损伤及周围神经再生修复的干细胞治疗等研究。

骨髓内除造血干细胞及基质干细胞外, 另有极小胚胎干细胞(very small embryonic-like stem cells,VSEL)、多潜能干细胞(multipotential adult progenitor cells ,MAPC), 以及CXCR4 阳性的组织定向干细胞(tissue-committed stem cells,TCSCs)包括骨骼肌、心、肝及神经组织定向干细胞(neural tissue-committed stem cells,NTCSCs)等的报道,骨髓基质干细胞是一类异质性干细胞, 并具有多向分化的潜能, VSCL、MAPC、TCSCs、NTCSCs 等是骨髓基质干细胞内的亚细胞群还是独立的细胞群?

有关这个问题目前仍有争议,目前的研究是否为从不同的角度研究着同一类细胞?我们通过先贴壁、后悬浮的方法从骨髓中分离、培养了神经组织定向干细胞,并通过免疫组织化学、流式细胞仪、电镜、PCR 等方法对其进行了鉴定。

我们应用骨髓源性神经组织定向干细胞或其分化的神经元移植或构建组织工程神经修复大鼠、兔及犬的长段坐骨神经缺损,探讨其修复神经功能的作用及机制。

2015-09-25 课时:35分钟

神经生理学导论

神经生理学被广泛定义为研究神经系统功能的学科。在该领域中,科研人员在整个器官,细胞网络,单个细胞甚至亚细胞结构水平上研究中枢和周边神经系统。这种广泛学科的统一特征是其关注的是神经元内部以及之间电脉冲产生和传播的机理。该学科不仅对我们了解人类进行思考的神秘过程很重要,而且对于诊断和治疗与神经系统障碍相关的疾病也很重要。

本短片将对神经生理学领域作一个介绍,先简单介绍神经生理学的研究历史,包括一些标志性的研究,例如伽伐尼现象中抽搐的青蛙腿和艾尔克斯发现的化学突触。然后是介绍神经生理学家所提出的一些核心问题,接下来会概述用于回答这些问题用到的一些重要的实验工具。展示的方法包括从研究单细胞的膜片钳技术到测量横跨脑部大区域的活动的技术,如脑电图EEG。最后将讨论神经生理学研究的应用,例如用思想来控制仪器的脑机接口的发展。

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2016-01-04 课时:10分钟

神经元钙成像

钙离子在神经元功能中起着重要的作用:它们作为细胞内的信号可触发响应,如改变基因表达和突触囊泡中神经递质的释放。由于细胞内有离子泵在各种信号刺激下选择性地运输这些离子,胞内钙浓度是高度动态的。钙成像利用钙离子流的优势,在活神经细胞上直接可视化钙信号。

本短片首先概要介绍了钙成像技术中的主要试剂,即被称为钙指示剂的染料。讨论部分介绍了常用的染料Fura-2,以及荧光比率型和非荧光比率型钙指示剂的基本工作原理。接着介绍了一个典型的钙成像实验,从细胞和染料的准备,到荧光图像的采集和分析。最后介绍了钙成像的几个实验应用,例如对神经元网络活动和感觉信息处理的研究。

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2016-01-05 课时:9分钟

神经解剖学导论

神经解剖学研究神经系统的结构以及它们是如何与功能相关联的。神经解剖学的一个焦点是中枢和外周神经系统内的宏观结构,如大脑表面上的皮层的褶皱。然而,该领域的科学家对神经元和神经胶质细胞,这两个神经系统的主要细胞类型,之间的微观关系也感兴趣。

本短片简单介绍了解剖学研究的历史,它可追溯到公元前4世纪,当时的哲学家首先提出假说认为灵魂存在于大脑而非心脏。然后我们概述了神经解剖学家所问的核心问题,其中包括细胞结构,即神经元和神经胶质的分布在脑功能中所扮演的角色,以及经验或疾病如何导致神经解剖学变化。然后,我们讲叙了一些可用来回答这些问题的技术,比如组织学和磁共振成像。最后,本短片提供了解剖学研究的几个应用,演示了该领域在今天的神经科学实验室中的现状。

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2016-01-05 课时:11分钟

神经组织的组织学染色

为了检测组织和器官中的细胞,结构和分子的布局,研究人员使用一种被称为组织学染色的方法。在该技术中,感兴趣的组织被用化学固定剂保存并切片,或切成非常薄的切片。然后应用各种染色技术为这些看起来均一的切片提供对比度。在神经解剖学的研究中,组织学技术被经常用来观察和研究神经系统组织。

这段视频着重于神经组织的组织学染色技术。概述了常见的大脑组织染色,包括那些特异性标记神经元细胞体的方法,如尼氏染色,和那些有选择地突出显示髓鞘化的轴突的方法,如罗克沙尔固蓝染色。还讨论了免疫组化技术,该技术利用抗体和特定细胞蛋白之间的特异性相互作用。接下来,描述了制备用于染色的脑组织样品,包括固定,包埋,切片和复水组织的基本步骤。本短片还提供了免疫组织染色后进行尼氏染色的逐步过程,以及这些技术的实际应用。

2016-01-06 课时:9分钟

行为神经学导论

行为神经学是研究神经系统如何引导行为,以及大脑的各种功能区和网络如何与特定行为和相关疾病状态相互关联。该领域的研究人员运用多种实验方法进行研究,包括从复杂的动物训练技术到在人体实验对象伤进行的精细的成像实验。

本短片首先回顾了对大脑控制行为的现有知识做出贡献的一些主要历史里程碑事件。然后介绍了行为神经科学家所问的一些基本问题,其中涉及到研究神经关联,或特定的脑区,它们被激活后会引起某项功能。接下来讨论了利用人类和动物研究对象来回答这些问题的主要方法,如操作性条件反射和脑功能成像。最后展示了这些技术的实验室应用,包括用斯金纳箱训练动物,和利用脑电图来探讨人类的神经系统疾病。

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2016-01-07 课时:9分钟

细胞和分子神经科学导论

细胞和分子神经科学是在神经科学中最新和发展最快的分支学科之一。通过研究基因,信号分子,以及细胞形态的影响,该领域的研究人员发现了正常脑发育和功能的关键因素,以及许多病理状况的根本原因。

本视频介绍了细胞和分子神经科学的奇妙世界,先从具有里程碑意义的研究的年表开始,从1953年发现的DNA到最近的突破,如离子通道的克隆。接下来介绍了该领域的关键问题,如基因如何影响神经元活动,以及神经系统是如何被经验修饰的。这之后我们简要说明了用于分析神经元遗传物质,操纵基因的表达,和观察神经元及其部分的一些主要的方法。最后,我们呈现了分子和细胞神经科学的多个应用,演示细胞和分子生物学方法是如何可用于分析神经元群体,并探讨其功能的。

2016-01-08 课时:12分钟

原代神经元培养物

大脑的复杂构造使得神经科学家们通常需要使用一个简单的系统来进行实验操作和观察。一种有效的方法是获得原代培养物,即解剖神经系统组织,将其解离成单细胞,再在体外培养这些细胞。原代培养物使得能方便地对神经元和神经胶质细胞进行遗传操作和延时成像等必要的实验手段。此外,这些培养物还提供了一个可完全控制的环境,能用于研究复杂的现象,如细胞间的相互作用。

本短片概述了得到原代神经元培养物的主要步骤,包括选择和解剖感兴趣的组织,机械和化学分解组织以产生单细胞悬浮液,将细胞铺板,以及在适当的培养液中维持培养物。短片还介绍了几个典型实验,以显示如何使用培养的细胞来研究在活神经元中蛋白质的运输,形态的变化,及进行电生理学研究。

2016-01-08 课时:9分钟

神经元转染方法

转染-将遗传物质转入细胞的过程-是一个快速和有效改变细胞中基因表达操作的功能强大的工具。因为转染可用于沉默特定蛋白质的表达或驱动外源或修饰蛋白质的表达,它在研究支配神经元功能的细胞和分子进程中极其有用。然而,成熟的神经元有许多特性,使它们难以被转染,因此需要专门的技术来遗传操作这种细胞类型。

本短片讲述了转染神经元的原理和理论依据。讨论了神经元转染的三种常见的方法,其中包括核转染,基因枪,和病毒转导。除了描述这每个技术是如何克服神经元转染中的障碍,短片还对如何操作这三种方法进行了说明。最后,短片介绍了神经元转染的多种应用,例如表达荧光标记的管蛋白使得可对神经元的形态进行观察,还可通过选择性基因沉默来产生帕金森氏病的细胞培养物模型。

2016-01-08 课时:9分钟