TSfN2020 亮点:神经可塑性、ABclonal 抗体和诺伦 3D 组织影像

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2020 年台湾神经科学研究的最大盛会——“跨领域神经科学国际研讨会:基础、临床、认知、工程的对话”(Society for Neuroscience, TSfN2020)于 9 月11 日在中央研究院展开,邀请基础、临床、认知与工程多元领域等专家分享和与会者交流讨论,期待能产生不同的火花,促进跨领域的合作研究。

开幕典礼邀请中研院廖俊智院长莅临现场致词,他提到神经科学是台湾生医产业重要的领域之一,很多脑部生理及疾病的分子机制,仍需要由许多研究团队进行研究发现,这次大会透过基础、临床、认知与工程等多元专家的分享和讨论,期望能促进跨领域的合作,推动台湾神经科学研究及后续药物开发的发展。

中研院 廖俊智 院长

再来,由台湾基础神经科学学会理事长陈志成教授分享台湾神经科学研究的 4 大亮点。第一是,捐赠大脑,建立且完备“脑库”流程。第二是,精神疾病与心智功能的研究及新药研发,例如开发胺基酸氧化酶抑制剂来治疗思觉失调核心症状。第三是,神经相关疾病的研究与突破,例如发现酸觉和痛觉的差异、纤维肌痛症的病因与新治疗方法等。最后是,布局新兴脑科技,照见脑的奥秘,例如超高解析神经影像与技术应用于小鼠小脑 3D 模型。

台湾基础神经科学学会理事长 陈志成 教授

专题演讲:神经可塑性研究及临床应用

中国科学院 蒲慕明 教授

中国科学院蒲慕明教授表示,“神经可塑性”(neural plasticity)是指大脑的适应能力,即是大脑中神经元和突触之间的连接会根据外在和内在环境刺激而重新进行结构性和功能性塑造,此过程与学习和记忆以及认知和行为有关。

提到神经可塑性,就必须先理解“赫布定律”(Hebb’s rule),前神经元和后神经元之间可以互相刺激,并且反复刺激,则二者之间的传递效能就会增加,

被认为与学习有关。1973 年,Bliss T.V 和 Lomo M. 在兔子海马回中发现长期增益现象(Long-term potentiation, LTP)验证了赫布学习定律。另一种神经可塑性形式为长期抑制现象(Long-term depression, LTD)。

再来,他提到活跃尖峰时机依赖可塑性(spike timing-dependent plasticity, STDP),突触前​​尖峰在突触后突峰之前发生,二个神经元之间的突触强度将增加,强调了神经元不同传入的先后顺序及时间点对突触可塑性产生的重要性。回路疗法(circuit modification)以 STDP 为基础,针对特定任务的练习和活动的重复练习。例如,中风后的动作(motor)恢复、语言受损和阅读障碍复健,急性或慢性脑异常的认知功能(cognition)重建。

认知功能可细分三个层次,第一是外在世界的认知,包含感官知觉(Sensory perception)、概念形成、留意、决策(许多动物都有)。第二是对自己和他人的认知,包含自我意识(Self-awareness)、同理心、心智理论(Theory of mind)。第三是语言,只有人类拥有此认知。其中,能认出镜中自己的镜像自我认知(mirror self-recognition, MSR)是判断动物是否拥有自我意识的重要研究,如人类大约在 2 岁时能认出镜子的自己,但一些阿兹海默症、自闭症、精神分裂症患者和猴子无法认出镜中的自己。然而,中国科学家想要探讨 MSR 是否经由学习而来。因此,他们将雷射小红点打在猴子旁区块上,让牠只能透过镜子看到光点,然后来追踪并抓红区块上的红点。再来,猴子经重复训练后,他们再将光点移到猴子的脸上,发现 3 只猴子透过镜子准确的触摸脸上的光点。蒲教授对此表示,虽然证实猴子能学习 MSR,但 MSR 仅是一个自我意识的研究工具,没通过 MSR 测试的动物不代表牠们没有自我意识。

总结以上,神经可塑性对早期人体学习、记忆和认知的能力非常重要,可望借由神经突触之间连结强度的增加或减弱,来帮助人们正常的生活,或者改善及治疗一些神经退化或失调的患者。

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展场亮点:特色抗体和 3D 组织影像

除了精彩的演讲之外,展场中也有拜尔国际(BioAb)和诺伦科技(Nebulum)等二家新创公司的神经科学领域产品颇具特色。

拜尔国际以 2000 种抗体及 ELISA 试剂盒,推动神经研究

拜尔国际所引进的 ABclonal 抗体品牌专精提供神经分化标记、神经发育、神经营养、神经传导、神经系统疾病(如神经退行性疾病、脑卒中等)和神经损伤相关分子生物学和细胞生物学机制研究所需要的 2000 种特色抗体及 ELISA 试剂盒。例如,Nestin、SOX2、Notch1、E-Cadh、occludin 等神经上皮细胞(neuroepithelial cells)标记,ALDH1A1、Beta-TRCP、CDK5、DAG1 等神经新生(neurogenesis)相关抗体,BNDF、GFRA1、NRG1 等神经营养因子(neurotrophin)相关抗体,ADAM9、ALOX12B、ATP5B、ALDH1A1 等神经退化相关抗体。

ABclonal 的抗体产品均在西方点墨法(Western-blotting, WB)、免疫组织化学染色法(immunohistochemistry, IHC)和免疫萤光分析(Immunofluorescence assay, IFA)等技术平台进行内部验证,部分抗体甚至采用业界最高等级基因敲除(Knock-out, KO)细胞平台进行验证。同时,ABclonal 最新一代的重组兔单抗平台助力神经科学,提供特异性、灵敏度和批次稳定性更佳的兔单抗研究工具。

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诺伦科技使用 ABclonal 抗体,提供全组织 3D 影像服务

为了解决传统组织切片(2D)特异性及无法精准诊断问题,诺伦科技提供动物组织固定灌流套件、大组织澄清、免疫染色和层光显微镜技术(4X、10X、15X、22X)提供全组织 3D 影像服务。由于在免疫染色过程中需要高品质的抗体,诺伦科技经过严格的抗体筛选之后,发现 ABclonal 抗体很稳定,最适合他们后续的服务,最后决定与拜尔国际合作使用 ABclonal 的抗体建立数据库。经过验证的组织样本类型,包含成年小鼠的脑、肺、肾、肝、视网膜、睾丸、肠、肌肉、皮肤,大鼠的脑切片,以及癌症类器官。

研究和医疗专业人员只需将检体以最简易方式固定后寄至诺伦科技的服务据点,便可以在 2至 3 周内取得全组织 3D 萤光染色影像资讯。后续影像数量化和分析服务可将 3D 组织影像大数据转换为可分析之完整和精准影像数据,提供他们做最客观和准确的判断。

建立脑及神经科学 3D 组织影像抗体数据库

由左至右为:拜尔国际 郑伊珊 副总经理、杨志伟 总经理、诺伦 黄元孝 执行长

拜尔国际杨志伟总经理提到,正与诺伦科技一起建立脑及神经科学 3D 组织影像抗体数据库,目前约 100 多个 ABclonal 脑及神经相关抗体正在测试中。该公司郑伊珊副总经理也提到,相较于 WB、IHC、IF,3D 组织影像技术对于抗体品质要求较高,技术上也难得到优良的影像数据,所以借由此合作案,不仅能协助诺伦公司快速建立抗体数据库与建立技术屏障,同时也能借此验证 ABclonal 抗体品质。

诺伦黄元孝执行长也提到,目前 2D 组织切片及其他检验方法,只能大概描述蛋白质的 2D 结构。借由此技术,可望帮助大家理解蛋白质的 3D 结构,在未来神经疾病研究及其药物开发都有很大的应用潜力。

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