可修改記憶的“神奇”蛋白
日期：2016-06-08 10:57:48
最近，美國南加州大學（USC）的科學家們，開發出一種新工具——GFE3蛋白，能夠以定向的方式修改大腦活動和記憶，而無需任何藥物或化學物質的幫助。相關研究結果發表在6月6日的《Nature Methods》雜志。
本文通訊作者、USC Dornsife文理學院生物學教授Don B. Arnold指出，GFE3蛋白可能幫助研究人員定位大腦中的神經聯系，并更好地了解抑制性突觸是如何調節大腦功能的。Arnold表示，這個蛋白還可能讓研究人員能夠控制神經活動，并對從精神分裂癥到可卡因成癮這些疾病的研究，起到推動作用。
這個蛋白質在特定細胞中攜帶突觸蛋白的“死刑判決”。 這個蛋白質可被編碼在動物基因組中，以有效地切斷它們的抑制性突觸——神經元之間的連接，從而增加它們的電活動。Arnold說：“GFE3利用大腦內的蛋白質的一個少為人知、但很非凡的性質。”
這個蛋白質利用一個內在過程——大腦降解和更換蛋白質的循環周期。大部分的大腦蛋白質只持續幾天的時間，就被降解和被新的蛋白質替換。GFE3可靶定那些將抑制性突觸整合到這一降解系統的蛋白質，因此，突觸就分崩離析。
Arnold說：“我們不是集中在決定一個蛋白質何時需要降解的細胞，而是靶定了這個過程。”在這項研究中，科學家在小鼠和斑馬魚中研究了該蛋白的影響。研究人員發現，GFE3蛋白可引起脊椎兩邊的神經元發揮相反的作用，從而產生不協調的動作。
以前，有些藥物可以用來抑制大腦中的抑制性突觸，例如benzodiazapines，可治療焦慮、失眠或癲癇發作。但是這些藥物可抑制一個特定區域內的所有細胞，而不僅僅是預定目標的神經元。
Arnold說：“不幸的是，細胞各有不同，甚至相反的功能在大腦中往往是彼此相鄰的。因此，藥理學實驗尤其難以解釋。通過編碼基因組中的GFE3，我們可以靶定和調整特定細胞的抑制性突觸，而不影響其他有不同功能的細胞。”
之前也有不少研究機構試圖修改記憶，但大多數使用的是近年來的新寵技術——光遺傳學。例如，2014年10月，加州大學戴維斯分校神經科學中心和心理學系的研究人員，利用光消除了小鼠腦中的特定記憶，并證明了一個關于“大腦不同部分如何共同工作來檢索情景記憶”的基本理論。相關研究結果發表在《Neuron》雜志。
今年2月份，英國牛津大學的一組研究人員，首次在哺乳動物中引起了聯想記憶的外部解碼。研究人員在《Nature Neuroscience》雜志上發表的研究中，描述了他們是如何在測試小鼠中引起聯想記憶形成，以及他們用來記錄它的技術，使記憶被刪除。
也有科學家發現了大腦記憶事件的“方程式”， 瑞士洛桑聯邦理工學院科學家沃爾夫拉姆-格斯特納(Wolfram Gerstner)帶領一支研究小組通過模擬實驗表明，記憶形成和恢復遵循于一個“組織嚴密的方程式”。科學家能夠設計一個復雜算法，精確表達復雜的記憶信息。同時，記憶方程式還是一個“開發工具”，能夠觸發大腦記憶，或者完全消除之前的記憶。
