TSfN2020 亮點:神經可塑性、ABclonal 抗體和諾倫 3D 組織影像

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2020 年台灣神經科學研究的最大盛會——「跨領域神經科學國際研討會:基礎、臨床、認知、工程的對話」(Society for Neuroscience, TSfN2020)於 9 月11 日在中央研究院展開,邀請基礎、臨床、認知與工程多元領域等專家分享和與會者交流討論,期待能產生不同的火花,促進跨領域的合作研究。

開幕典禮邀請中研院廖俊智院長蒞臨現場致詞,他提到神經科學是台灣生醫產業重要的領域之一,很多腦部生理及疾病的分子機制,仍需要由許多研究團隊進行研究發現,這次大會透過基礎、臨床、認知與工程等多元專家的分享和討論,期望能促進跨領域的合作,推動台灣神經科學研究及後續藥物開發的發展。

中研院 廖俊智 院長

再來,由台灣基礎神經科學學會理事長陳志成教授分享台灣神經科學研究的 4 大亮點。第一是,捐贈大腦,建立且完備「腦庫」流程。第二是,精神疾病與心智功能的研究及新藥研發,例如開發胺基酸氧化酶抑制劑來治療思覺失調核心症狀。第三是,神經相關疾病的研究與突破,例如發現痠覺和痛覺的差異、纖維肌痛症的病因與新治療方法等。最後是,佈局新興腦科技,照見腦的奧秘,例如超高解析神經影像與技術應用於小鼠小腦 3D 模型。

台灣基礎神經科學學會理事長 陳志成 教授

專題演講:神經可塑性研究及臨床應用

中國科學院 蒲慕明 教授

中國科學院蒲慕明教授表示,「神經可塑性」(neural plasticity)是指大腦的適應能力,即是大腦中神經元和突觸之間的連接會根據外在和內在環境刺激而重新進行結構性和功能性塑造,此過程與學習和記憶以及認知和行為有關。

提到神經可塑性,就必須先理解「赫布定律」(Hebb’s rule),前神經元和後神經元之間可以互相刺激,並且反覆刺激,則二者之間的傳遞效能就會增加,

被認為與學習有關。1973 年,Bliss T.V 和 Lomo M. 在兔子海馬迴中發現長期增益現象(Long-term potentiation, LTP)驗證了赫布學習定律。另一種神經可塑性形式為長期抑制現象(Long-term depression, LTD)。

再來,他提到活躍尖峰時機依賴可塑性(spike timing-dependent plasticity, STDP),突觸前​​尖峰在突觸後突峰之前發生,二個神經元之間的突觸強度將增加,強調了神經元不同傳入的先後順序及時間點對突觸可塑性產生的重要性。迴路療法(circuit modification)以 STDP 為基礎,針對特定任務的練習和活動的重複練習。例如,中風後的動作(motor)恢復、語言受損和閱讀障礙復健,急性或慢性腦異常的認知功能(cognition)重建。

認知功能可細分三個層次,第一是外在世界的認知,包含感官知覺(Sensory perception)、概念形成、留意、決策(許多動物都有)。第二是對自己和他人的認知,包含自我意識(Self-awareness)、同理心、心智理論(Theory of mind)。第三是語言,只有人類擁有此認知。其中,能認出鏡中自己的鏡像自我認知(mirror self-recognition, MSR)是判斷動物是否擁有自我意識的重要研究,如人類大約在 2 歲時能認出鏡子的自己,但一些阿茲海默症、自閉症、精神分裂症患者和猴子無法認出鏡中的自己。然而,中國科學家想要探討 MSR 是否經由學習而來。因此,他們將雷射小紅點打在猴子旁區塊上,讓牠只能透過鏡子看到光點,然後來追蹤並抓紅區塊上的紅點。再來,猴子經重複訓練後,他們再將光點移到猴子的臉上,發現 3 隻猴子透過鏡子準確的觸摸臉上的光點。蒲教授對此表示,雖然證實猴子能學習 MSR,但 MSR 僅是一個自我意識的研究工具,沒通過 MSR 測試的動物不代表牠們沒有自我意識。

總結以上,神經可塑性對早期人體學習、記憶和認知的能力非常重要,可望藉由神經突觸之間連結強度的增加或減弱,來幫助人們正常的生活,或者改善及治療一些神經退化或失調的患者。

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展場亮點:特色抗體和 3D 組織影像

除了精彩的演講之外,展場中也有拜爾國際(BioAb)和諾倫科技(Nebulum)等二家新創公司的神經科學領域產品頗具特色。

拜爾國際以 2000 種抗體及 ELISA 試劑盒,推動神經研究

拜爾國際所引進的 ABclonal 抗體品牌專精提供神經分化標記、神經發育、神經營養、神經傳導、神經系統疾病(如神經退行性疾病、腦卒中等)和神經損傷相關分子生物學和細胞生物學機制研究所需要的 2000 種特色抗體及 ELISA 試劑盒。例如,Nestin、SOX2、Notch1、E-Cadh、occludin 等神經上皮細胞(neuroepithelial cells)標記,ALDH1A1、Beta-TRCP、CDK5、DAG1 等神經新生(neurogenesis)相關抗體,BNDF、GFRA1、NRG1 等神經營養因子(neurotrophin)相關抗體,ADAM9、ALOX12B、ATP5B、ALDH1A1 等神經退化相關抗體。

ABclonal 的抗體產品均在西方點墨法(Western-blotting, WB)、免疫組織化學染色法(immunohistochemistry, IHC)和免疫螢光分析(Immunofluorescence assay, IFA)等技術平台進行內部驗證,部分抗體甚至採用業界最高等級基因敲除(Knock-out, KO)細胞平台進行驗證。同時,ABclonal 最新一代的重組兔單抗平台助力神經科學,提供特異性、靈敏度和批次穩定性更佳的兔單抗研究工具。

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諾倫科技使用 ABclonal 抗體,提供全組織 3D 影像服務

為了解決傳統組織切片(2D)特異性及無法精準診斷問題,諾倫科技提供動物組織固定灌流套件、大組織澄清、免疫染色和層光顯微鏡技術(4X、10X、15X、22X)提供全組織 3D 影像服務。由於在免疫染色過程中需要高品質的抗體,諾倫科技經過嚴格的抗體篩選之後,發現 ABclonal 抗體很穩定,最適合他們後續的服務,最後決定與拜爾國際合作使用 ABclonal 的抗體建立資料庫。經過驗證的組織樣本類型,包含成年小鼠的腦、肺、腎、肝、視網膜、睪丸、腸、肌肉、皮膚,大鼠的腦切片,以及癌症類器官。

研究和醫療專業人員只需將檢體以最簡易方式固定後寄至諾倫科技的服務據點,便可以在 2至 3 周內取得全組織 3D 螢光染色影像資訊。後續影像數量化和分析服務可將 3D 組織影像大數據轉換為可分析之完整和精準影像數據,提供他們做最客觀和準確的判斷。

建立腦及神經科學 3D 組織影像抗體資料庫

由左至右為:拜爾國際 鄭伊珊 副總經理、楊志偉 總經理、諾倫 黃元孝 執行長

拜爾國際楊志偉總經理提到,正與諾倫科技一起建立腦及神經科學 3D 組織影像抗體資料庫,目前約 100 多個 ABclonal 腦及神經相關抗體正在測試中。該公司鄭伊珊副總經理也提到,相較於 WB、IHC、IF,3D 組織影像技術對於抗體品質要求較高,技術上也難得到優良的影像數據,所以藉由此合作案,不僅能協助諾倫公司快速建立抗體資料庫與建立技術屏障,同時也能藉此驗證 ABclonal 抗體品質。

諾倫黃元孝執行長也提到,目前 2D 組織切片及其他檢驗方法,只能大概描述蛋白質的 2D 結構。藉由此技術,可望幫助大家理解蛋白質的 3D 結構,在未來神經疾病研究及其藥物開發都有很大的應用潛力。

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