A single species of gut bacteria can reverse autism-related social behavior in mice
老鼠體內發現一種腸道細菌可逆轉自閉症相關的社會行為

原文 Ana María Rodríguez, Ph.D.
譯 Chih-chun J. Lin

缺乏某一種特定的腸道細菌會造成老鼠行為缺陷，貝勒醫學院學者發現若把此一種細菌添加回老鼠腸道，便可以逆轉類似人類自閉症的異常行為。成果發表於今年6月16日Cell期刊。在未來，研究人員會繼續探索益生菌對神經發育疾病的影響。

貝勒醫學院神經科學副教授暨記憶與腦研究中心主任、亦是此次研究主要作者的Mauro Costa-Mattioli博士說：「其他研究團隊嘗試使用藥物或腦波刺激，來逆轉與神經發育障礙相關的一些行為症狀。但這裡我們提出一種從腸道來影響大腦的全新可能，雖然我們還不知道是否會在人類有效，但它是一個令人相當振奮的方法。」

人類流行病學顯示，產婦肥胖與兒童自閉症等神經發育障礙的風險有關連。此外，一些自閉症患者中也常出現胃腸道相關的問題。隨著越來越多研究表示飲食可以改變腸道微生物菌相，而腸道微生物會對大腦造成影響，這一連串的現象引發Costa-Mattioli博士和他的合作者懷疑這之中的關聯。

實驗剛開始的時後，研究人員用高脂肪飲食來餵養大約60隻雌性小鼠，這相當於每天持續地吃高熱量速食。這些老鼠後代與他們的母親一起待了三個星期之後斷奶並回復到正常的飲食。一個月後發現，這些後代表現一些出社交行為上的缺陷，例如，他們花較少的時間與同伴接觸，而且之間也沒什麼互動。

Mauro Costa-Mattioli實驗室的博士後研究員、亦是本研究發表第一作者的Shelly Buffington博士說，「首先，我們想看看餵養正常飲食或餵養高脂肪飲食的老鼠的後代，兩組之間的微生物組成是否存在差異。我們使用16S核醣體RNA基因測序來檢測其腸道中的微生物的類型。結果發現，兩個飲食組的後代體內微生物組成有非常明顯的差異，因此，透過查看各個小鼠的微生物組成，我們便可以推測其是否有異常社交行為。」

接下來，Buffington博士想確認是否就是因為微生物組成的差異而導致高脂肪飲食組後代的社會行為障礙。由於小鼠可以透過吃彼此的糞便來共享他們的腸道微生物，所以研究人員把動物放在同一籠子裡，以便他們從室友獲得微生物。當高脂肪飲食組的自閉傾向後代和正常小鼠配對時，發現腸道菌相和社交行為都同時在一個月內有大幅的改善。研究者因此認為可能是一種或多種有益的細菌對於正常的社交行為有重要影響。無菌小鼠的糞便移植實驗顯示，高脂肪飲食組產生的後代小鼠的異常腸道微生物組成，是造成他們社交行為缺陷的關鍵。

研究者接下來想知道，是否有特定的細菌種類在影響小鼠的社交行為。基因體定序組揭示了一種特定的細菌----洛德乳桿菌 (Lactobacillus reuteri) 在高脂肪飲食組的後代體內減少了超過9倍。Buffington博士說，「我們培養了從人類母乳中分離的洛德乳桿菌菌株，並將其加入高脂肪飲食組後代的水中。我們發現，用這種單一菌株就能夠挽救他們的社交行為。」不過其他的自閉症相關行為，例如焦慮，並沒有被改善。有趣的是作者發現，洛德乳桿菌也會促進催產素的產生。催產素已知在社會行為中起關鍵作用，並且與人類的自閉症有關。

作者想知道那些社交行為異常的小鼠，其大腦報償迴路功能是否失調。Costa-Mattioli博士說，「我們發現，在正常小鼠中，社交互動行為可以使腦中負責報償迴路的區域有增強的突觸電位。但是對於那些社交行為異常的小鼠，社交互動行為卻無法激發報償迴路的運作。當我們把細菌放回到高脂肪飲食組的後代，大腦報償迴路的突觸功能就被恢復了。」
 
貝勒醫學院分子病毒學和微生物學副教授暨總體基因體學和微生物研究中心主任Joseph Petrosino博士說，「腸道微生物可以影響大腦功能，證明了益生菌對身體其他組織的確有影響，也證明了開發新的口服益生菌是可行的。階段這樣的研究已經成功地展示了微生物在疾病預防和治療中的新希望，未來的研究將揭示是否可以在人類中也觀察到這些結果。」研究人員認為，由於是使用了來自於人類的細菌來刺激老鼠的催產素釋放和改善老鼠的社交行為，所以可以進而繼續使用該細菌來研究治療人類的神經發育疾病。Costa-Mattioli博士說，「這是意料之外的科學發現。我的直覺告訴我，我們可能看到這種類型的新方法將發展地非常快，並且不僅用於自閉症的治療，而將也用於其他的神經發育疾病。」

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參與研究的貝勒醫學院的學者包括Gonzalo Viana Di Prisco，Thomas A. Auchtung和Nadim J. Ajami 。該研究得到國家衛生研究院（NIMH 096816，NINDS 076708）、Alkek基金會、和貝勒醫學院的資助。


原文
​​https://fromthelabs.bcm.edu/2016/07/25/a-single-species-of-gut-bacteria-can-reverse-autism-related-social-behavior-in-mice/

A new experimental system sheds light on how memory loss may occur
新的實驗揭開空間失憶的成因

Posted on August 26, 2016 by FROMTHELABSBLOG

原文 Ana María Rodríguez, Ph.D.
譯 Cheng-Lin F. Li, Ph.D.

海馬體（hippocampus）和內嗅皮層（entorhinal cortex）是大腦內兩個相連區域，能幫助我們找到方向，記住並辨認熟悉的地點 ，目前仍然不清楚這兩個腦部區域如何合作而產生空間記憶。為了解開這個迷題，貝勒醫學院、萊斯大學、德克薩斯大學、安德森癌症中心和國家癌症研究所的研究人員發展了一個新的實驗系統來研究異常的神經迴路與記憶喪失之間的關係 ，這項研究將有助於了解空間失憶是如何發生的。

貝勒醫學院神經科學副教授Joanna L. Jankowsky 說“我們發展了一個新的小鼠模型，並發現內嗅皮層和空間記憶息息相關。我認為內嗅皮層像個漏斗，它接受來自其他感覺皮質的信息（包括視覺、聽覺、嗅覺、觸覺和味覺），並將多種感官訊息傳導入海馬體，海馬體將所有信息結合在一起形成一個牢固的記憶，之後只要遇到一種相同的感官刺激，便可以回想起記憶的全貌。同時海馬體還具有空間導航的功能，我們在研究海馬體的空間記憶和感官記憶的雙重特性。”

研究人員使用了基因改造的小鼠模型，內嗅皮層的細胞帶有獨特的表面受體讓研究人員可以用藥物抑制內嗅皮層的活性，藥物使內嗅皮層停止運作，不再向海馬體傳送感官訊息，科學家藉此研究關閉內嗅皮層後海馬體的功能變化。首先，研究人員利用探針同時紀錄海馬體50多個神經元的電波訊號，在正常的情況下，小鼠在房間活動時，海馬體的電波訊號會隨著小鼠在房間的區域而改變，當空間記憶形成後，海馬體有特定的電波訊號來對應於房間內的特定位置，此時研究者可以只看電波訊號就推算出小鼠所在位置。然而當研究人員用藥物關閉內嗅皮層後，他們發現海馬體電波訊號產生紊亂，海馬體的電波訊號不再與區域有關聯性，代表著小鼠失去了空間記憶的能力。為了進一步驗證這點，研究人員訓練小鼠使用視覺線索在水池迷宮中找到逃生方向，訓練了7到10天後，正常的小鼠可以記得逃生方向，但是內嗅皮層被關閉的小鼠無法。這項研究說明建立熟悉的感官回憶，如視覺、聽覺、嗅覺，也是空間記憶形成和維持的重要因子，而這個發現有助於了解在阿茲海默症患者中所發生空間失憶的成因。

Original article:
​https://fromthelabs.bcm.edu/2016/08/26/a-new-experimental-system-sheds-light-on-how-memory-loss-may-occur/

Narrowing down genes involved in male fertility
尋找與男性生育能力相關的基因
Posted on September 9, 2016 by FROMTHELABSBLOG

原文 Ana María Rodríguez, Ph.D.
譯 Cheng-Lin F. Li, Ph.D.

一對配偶的生育力由雙方的基因共同決定，這仰賴著上千個基因的正常運作。目前在世界各地，不孕症已經影響了約15％的夫妻和10％的男性，為了解決男性不孕症的問題，科學家正努力地試圖解開決定男性生育力的遺傳因子，這不但有助於治療男性不孕症，也利於設計男性避孕藥物。世界人口預計在2050年達到 90億。目前有針對女性所設計的避孕藥，但仍然沒有有效的男性避孕藥，因此，找出與男性生殖力相關的基因，並知道在睾丸中特定表現的蛋白質的功能是刻不容缓的研究。

貝勒醫學院病理免疫學教授和藥物發展中心主任Martin M. Matzuk博士表示“儘管男性不孕是一種嚴重的症狀，但許多相關的基因仍然未知”，為了解決這個問題，由貝勒醫學院、大阪大學、奧盧大學和威康信託研究所組成的跨國研究團隊，利用雄性小鼠來進行研究，因為小鼠與人類的生理遺傳特徵相近，研究人員能在相對簡單、快速和符合成本效益地方式下進行研究。近來在小鼠中的研究因為最新的基因修改技術(CRISPR/Cas9)的革新變得更快更容易，利用這項技術，研究人員可以敲除(knockout)特定一個基因，使其失去活性不再表達，之後再檢視缺乏該基因的小鼠有什麼生理症狀，便可以藉此瞭解一個基因的正常功能為何

跨國團隊透過分析計算機數據庫的資料，已經發現了1,000個特定在睾丸中表現的基因，但是大多數的基因功能仍然未知。為了進一步解開每個基因的功能，找出真正影響男性生育力的因子，研究團隊正著手使用基因修改技術(CRISPR/Cas9)來逐一地敲除(knockout)這1,000個在雄性睪丸中表達的基因，透過分析失去一個基因的小鼠的生育力，便知道一個基因是否與生殖能力相關，這項研究仍然在進行中，日前已經發表的研究報告指出了54個不會影響男性生殖能力的基因，剔除這54個基因後進一步縮小了搜尋的範圍。研究成員表示知道那些基因不影響男性生育力也是非常重要的，因為這讓科學家不再進一步投入人力物力，而把研究資源更有效的利用。當這項計畫完成後，我們便可以有全面性的了解男性生育力相關的基因，並有助於進一步開發治療不孕或避孕的有效藥物。

Original article:
​https://fromthelabs.bcm.edu/2016/09/09/fifty-four-mouse-testis-enriched-genes-are-not-needed-for-male-fertility/