母體早期睡眠剝奪跨世代衝擊之轉譯研究-母體早期睡眠剝奪藉表基因修飾對跨世代神經細胞發育之影響(1/3)

睡眠有助於個體在生理及心理上的自我修補，因而對於每一個個體健康的維持都是必須的。針對 母體懷孕期間睡眠剝奪對子代神經發育的負面影響已有許多詳盡的研究報導，然而針對母親早期(母體 青春期或懷孕之前的成年時期)所遭遇的環境負面衝擊對下一代的影響則是常被忽略的課題。大腦是一 個易受影響且富有可塑性的生理結構，因而會受到環境改變的刺激而很快地做出其結構上的改變；尤 其是掌管認知功能及情緒調節相關的杏仁核以及海馬迴，目前已經知道特別容易受到母體懷孕期間睡 眠剝奪的影響而產生改變。此外近年的流行病學研究發現，母體的生殖細胞特別容易在母體的青春期 期間受到環境刺激的影響，進而將這些環境改變所造成的影響藉由表觀基因的修飾而遺傳給下一代。 從這些先前的研究發現，我們做了一個有趣的假設:是否有可能母體早期的睡眠剝奪經驗(特別是在她 的青春期期間)會造成母體生殖細胞的一些特定基因產生了表觀基因的修飾，進而影響到之後下一代與 大腦認知功能或情緒調節相關的神經發育受到了影響? 因而在本計畫中，我們的課題將針對探討母體青春期的睡眠剝奪經驗，並在其子代於出生後第21 天及第90 天的時間點進行動物行為及大腦神經細胞結構發育相關的實驗觀察；而我們的實驗將著重 在杏仁核以及海馬迴這兩個與認知功能及情緒調節有關的大腦核區並試圖回答三個主要的實驗目的: 首先，藉由一系列且詳盡的動物實驗來觀察母體的早期睡眠剝奪是否會造成其子代在認知功能及情緒 表現上有所不同:為了排除傳統的睡眠剝奪動物模式常被詬病的過度壓力刺激，我們目前正嘗試藉由基 因轉殖老鼠來建立一個嶄新的睡眠剝奪動物模式，基本上藉由特殊的可驅動性啟動子(promoter)來調控 dominant negative Clock 在視交叉上核的表現，我們可以藉由Doxycycline 的投予來有效地改變動物的 睡眠週期並使其整體睡眠時間縮短。藉由這些睡眠剝奪的動物模式，我們將深入探討母體早期睡眠剝 奪對於子代認知功能及情緒調節相關行為的影響。其次，我們將探討母體早期的睡眠剝奪經驗對於子 代大腦神經細胞成熟發育的影響:藉由反轉錄病毒專一地感染分裂中細胞的特性，我們將製作可以表現 綠色螢光蛋白的反轉錄病毒並用來標定大腦中分裂的神經細胞，並觀察這些神經細胞於不同發育時期 其細胞樹突及軸突成熟發育的進程；同時神經細胞成熟發育過程中與鄰近細胞間連結的形成(突觸的形 成及消除)也是我們主要的觀察重點。更進一步，藉由著重於探討跨世代表觀基因修飾的影響，我們將 了解母體早期的睡眠剝奪對於子代發育的影響主要機制為何:實驗上，藉由整合生化分析、以TALEN 為原理的表觀基因修飾工具以及體外的藥物篩選平台；我們將建立一系列嶄新的實驗方式來驗證特定 DNA 位點的表觀基因修飾確實參與在母體早期的睡眠剝奪所造成子代的行為及神經成熟發育之影 響。我們整體的計劃具有潛力可以驗證母體早期的睡眠剝奪與子代發生認知功能缺陷或情緒相關疾病 的相關性，並提供一個可以專一地修正母體早期睡眠剝奪所造成的表觀基因修飾並回復正常神經細胞 發育之臨床可行的藥物治療方式。