化学遗传学新技术能操控动物行为

来源: 蓝星(集团)股份有限企业
时间:2015-05-15

    美国北卡罗莱纳大学(UNC)医学院和国家卫生研究院(NIH)科学家开发出一种新的“化学遗传学”技术,能抑制小鼠的某种行为,如贪吃,随后还能将这种行为再次激活。这一技术带来了新的前沿研究工具,能帮人们更好地理解大脑的工作机制。相关论文发表在最近的《神经元》杂志上。
  

    据每日科学网近日报道,这种新技术名为“KORD”,是对以往DREADD(也叫化学遗传学技术,设计药物激活专门受体)技术的改进,能连续瞄准同一神经元上两种不同受体。这些受体负责发出特殊化学信号,以控制脑功能和复杂行为。
  

    “这种新的化学遗传学工具可能告诉大家,怎样更有效地瞄准脑回路来治疗人类疾病。”UNC医学院蛋白质治疗与转化蛋白质组学教授布莱恩·罗斯说,“医学上面临的问题是,虽然大部分已批准的药物也能瞄准这些脑部受体,但人们还不能选择性地调节特定类型的受体以更有效地治病。”罗斯小组早在2007年开发了第一代DREADD技术,解决了这一问题。
  

    从本质上说,罗斯小组在实验室改变了G蛋白偶联受体的化学结构,让它能递送人工合成蛋白质,修改后受体只能由人工合成的特殊类化合物来激活或抑制,受体就像一把锁,合成药物是开锁的唯一钥匙。这样就能按照研究目标,锁住或打开特定的脑回路以及与该受体相关的行为。目前,世界上已有数百家实验室在用第一代DREADD技术。
  

    新技术只从一个方向(激活或抑制)来控制单一受体,还是第一次。研究人员把受体装入一种病毒载体,注射到小鼠体内,这种人工受体就会被送到特定脑区、特定类型的神经元中,然后给小鼠注射人工化合药物,以此操纵神经信号将同一神经元打开或关闭,控制小鼠的特定行为。在一类实验中,NIH的迈克尔·卡什实验室能抑制小鼠的贪吃行为;在另一实验中,UNC研究人员用可卡因和安非他明等药物诱导,也能激活类似行为。
  

    神经元信号系统如出错,可能导致抑郁、老年痴呆、帕金森病和癫痫等多种疾病。细胞表面受体在癌症、糖尿病等其他疾病中也起着重要作用。新技术经改进后,还能用于研究这些疾病。
  

    论文共同第一编辑、UNC博士生埃利奥特·罗宾逊说:“这些实验证明,对那些有兴趣控制特殊细胞群功能的研究人员来说,KORD是一种新工具,同时在治疗方面也很有潜力。”

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