颅脑外伤可以在大脑中产生广泛的影响，但是现在科学家可以实时查看颅脑损伤如何同时影响小鼠中成千上万的单个细胞和基因。这种方法可能导致创伤性脑损伤(TBI)的精确治疗。在《自然通讯》上报道的这项研究得到了美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的支持。
NINDS计划主任Patrick Bellgowan博士说：“现在，我们不再根据TBI中细胞的类别来对反应进行聚类，而是可以看到这些组中的各个细胞对头部受伤的反应。”
加州大学洛杉矶分校教授Fernando Gomez-Pinilla博士。Xia Yang和Xia Yang博士及其同事使用一种称为Drop-seq的新方法，仔细观察TBI后或未受伤的对照动物海马中的单个脑细胞，该区域涉及学习和记忆。Drop-seq可以同时分析数千个细胞和基因。它的创建部分是由美国国立卫生研究院的大脑研究通过推进创新神经技术(BRAIN)计划资助的。
杨博士说：“这些工具为我们提供了前所未有的精确度，可以精确地确定使用新疗法靶向的细胞和基因。”“这项研究的另一个重要方面是工作的高度协作性和多学科性质。来自许多不同科学领域的许多人使这项研究成为可能。”
在一组实验中，研究小组研究了TBI对单个细胞中基因表达活性的影响。他们发现某些基因在许多不同的细胞类型中都被上调或下调，表明这些基因可能在TBI中起重要作用。还已知其中一些基因与疾病有关，例如阿尔茨海默氏病，这可能有助于解释TBI如何成为其他疾病的危险因素。例如Dr.Yang和Gomez-Pinilla的研究小组观察到，与调节淀粉样蛋白有关的基因的活性发生了变化，该蛋白在阿尔茨海默氏症中积累。
尤其是，基因组分析表明，TBI基因在TBI后的许多细胞中都参与了甲状腺激素转运和清除淀粉样蛋白的过程，而Ttr基因的活性增加了，这表明甲状腺激素途径可能是潜在的靶标。用于治疗。博士Gomez-Pinilla和Yang的小组在脑损伤后1和6个小时用甲状腺激素甲状腺素(T4)对动物进行了治疗，发现与接受安慰剂的动物相比，他们在学习和记忆方面的表现要好得多。
研究小组根据基因活性鉴定出15个细胞簇，其中包括两个簇，分别为Unknown1和Unknown2，这两个细胞以前并未在海马体中描述过。对这些簇的进一步分析显示，Unknown1组中的细胞参与了细胞的生长和迁移，而Unknown2组中的细胞参与了发育过程中的细胞分化。这项研究的发现还表明，尽管两个细胞可能具有相似的结构和形状，但根据基因活性的分析，它们的功能可能有所不同。
Gomez-Pinilla博士说：“我们现在知道单个细胞的秘密生命，包括它们如何与其他细胞协调以及它们如何容易受到伤害。此外，还可以查看哪些类型的基因，包括参与代谢的基因，参与跨多种细胞类型，有助于确定可能是TBI关键流程。”
未来的研究将探讨TBI如何影响比海马其它区域的小区。此外，更多的研究，以了解TBI的有关长期影响需要。分析单个细胞和基因可能会识别出TBI的潜在疗法。
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