CRISPR 基因编辑确认深度睡眠分子基础,可望成为新治疗途径

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基因编辑的新研究可能已经解锁了负责深度睡眠的大脑。哈佛医学院研究人员透过小鼠研究了解丘脑中的神经元,使用 CRISPR-Cas9 基因编辑,破坏可编码出蛋白质与抑制性神经传递物质 GABA 结合的基因,发现能够增强非快速动眼期(NREM)深度睡眠 delta 波的活动。

此增加深度睡眠的机制可能会让新的治疗方法出现,进而促进睡眠的恢复作用,该项研究成果已刊登在近期《Nature Communications》期刊上。

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破坏小鼠基因,深度睡眠增加

健康的睡眠是基本的生理需求,丘脑是大脑中调节睡眠和清醒的区域。然而由于生活方式、环境与生物因素,持续实现最佳生理健康及最佳认知表现所必须的深度、恢复性睡眠可能很困难。睡眠生物学中最令人困惑的问题之一是大脑如何调节深度睡眠,若能找到答案,可能因此有助于阐明缓解睡眠问题的新方法。

研究人员在小鼠体内使用细胞类型与区域特异性 CRISPR-Cas9 基因编辑,来测试 GABA 抑制 TRN 神经元在控制睡眠生理学中的功能作用,透过使用 spontaneous inhibitory postsynaptic currents(sIPSCs)方法的体外纪录证实,α3-containing GABA 受体基因减弱,选择性地增强了小鼠睡眠期间 NREM δ 波振荡的能力。

进一步的分析发现,在 NREM-REM 转换之前的长时间 NREM 发作,受 α3KD 的影响特别大。测试小鼠的皮质振荡表明,由于基因被破坏,小鼠的深度睡眠增强了。具体来说,小鼠的 NREM 慢波活动显著增加,这在睡眠开始的时候最为明显,并且与睡眠剥夺后观察到的增加幅度相似,即使小鼠没有被剥夺睡眠。

发展恢复性睡眠替代药理学途径

资深研究员、HMS 与 VA 波士顿精神病学副教授 Radhika Basheer 表示,该项研究结果代表了在确定睡眠调节的分子基础上,向前迈出了重要一步,并指出了一种促进自然、恢复性睡眠的替代药理学策略。常用的失眠药物虽然是治疗持续性失眠的重要工具,但也有众所周知的坏处,其中许多药物的作用是让人们快速入睡,但往往会抑制恢复性 delta 波的活动。因此,虽然这些药物会促进入睡,但引起的睡眠不一定是恢复性的作用。

HMS 精神病学副教授 Ritchie Brown 说明,这项研究结果为开发一种新的睡眠药物奠定了基础,而这种药物可以透过增强 delta 波振荡,实现对深度睡眠至关重要的维持。

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参考资料:

  1. https://hms.harvard.edu/news/clues-sleep-mystery
  2. https://www.nature.com/articles/s41467-022-29852-x

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