美國(guó)南加州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出兩款“黑科技”，其能像開關(guān)一樣選擇性且可逆地?cái)嚅_腦細(xì)胞之間的連接。這一成果發(fā)表于新一期《eLife》雜志，有望改變腦科學(xué)研究，并為治療癲癇、成癮和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等神經(jīng)系統(tǒng)疾病開辟新途徑。
在研究中，該團(tuán)隊(duì)從大腦自帶的“回收系統(tǒng)”獲得靈感，開發(fā)出兩種分子工具：靶向興奮性突觸（讓神經(jīng)連接更活躍的突觸）的PFE3和靶向抑制性突觸（讓神經(jīng)連接更少的突觸）的GFE3。突觸是神經(jīng)元之間在功能上發(fā)生聯(lián)系的部位，也是信息傳遞的關(guān)鍵部位。
研究人員解釋說(shuō)，在大腦內(nèi)，E3連接酶會(huì)用泛素分子標(biāo)記受損蛋白，以此來(lái)幫助處理受損蛋白——一旦標(biāo)記，受損蛋白就會(huì)被送到名為蛋白酶體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)分解并重新利用。在實(shí)驗(yàn)中，他們借助新工具，讓E3連接酶標(biāo)記特定突觸的支架蛋白，讓大腦的“垃圾處理系統(tǒng)”誤以為這些蛋白需要回收。失去支架的突觸會(huì)瓦解，神經(jīng)信號(hào)傳遞也就此中斷。但只要停止工具的作用，突觸還能在幾天內(nèi)重新長(zhǎng)好。
團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了兩種可按需激活的GFE3工具：一種通過光激活（paGFE3），另一種通過化學(xué)信號(hào)激活（chGFE3）。他們表示，借助這些工具，科學(xué)家能精準(zhǔn)“剪斷”特定神經(jīng)連接，還能讓它們重新長(zhǎng)回來(lái)。整個(gè)過程就像外科手術(shù)般精確，只針對(duì)目標(biāo)突觸，其他腦細(xì)胞完全不受影響。這種可逆、精準(zhǔn)的操作方式，讓科學(xué)家能更深入地研究記憶、情緒、行為背后的神經(jīng)機(jī)制。
研究人員表示，雖然距離臨床應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路，但這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出巨大潛力。想象一下，未來(lái)醫(yī)生或許能像修復(fù)電路一樣，精準(zhǔn)修復(fù)出問題的大腦連接，而不會(huì)傷及健康腦區(qū)。
美國(guó)南加州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出兩款“黑科技”，其能像開關(guān)一樣選擇性且可逆地?cái)嚅_腦細(xì)胞之間的連接。這一成果發(fā)表于新一期《eLife》雜志，有望改變腦科學(xué)研究，并為治療癲癇、成癮和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等神經(jīng)系統(tǒng)疾病開辟新途徑。
在研究中，該團(tuán)隊(duì)從大腦自帶的“回收系統(tǒng)”獲得靈感，開發(fā)出兩種分子工具：靶向興奮性突觸（讓神經(jīng)連接更活躍的突觸）的PFE3和靶向抑制性突觸（讓神經(jīng)連接更少的突觸）的GFE3。突觸是神經(jīng)元之間在功能上發(fā)生聯(lián)系的部位，也是信息傳遞的關(guān)鍵部位。
研究人員解釋說(shuō)，在大腦內(nèi)，E3連接酶會(huì)用泛素分子標(biāo)記受損蛋白，以此來(lái)幫助處理受損蛋白——一旦標(biāo)記，受損蛋白就會(huì)被送到名為蛋白酶體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)分解并重新利用。在實(shí)驗(yàn)中，他們借助新工具，讓E3連接酶標(biāo)記特定突觸的支架蛋白，讓大腦的“垃圾處理系統(tǒng)”誤以為這些蛋白需要回收。失去支架的突觸會(huì)瓦解，神經(jīng)信號(hào)傳遞也就此中斷。但只要停止工具的作用，突觸還能在幾天內(nèi)重新長(zhǎng)好。
團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了兩種可按需激活的GFE3工具：一種通過光激活（paGFE3），另一種通過化學(xué)信號(hào)激活（chGFE3）。他們表示，借助這些工具，科學(xué)家能精準(zhǔn)“剪斷”特定神經(jīng)連接，還能讓它們重新長(zhǎng)回來(lái)。整個(gè)過程就像外科手術(shù)般精確，只針對(duì)目標(biāo)突觸，其他腦細(xì)胞完全不受影響。這種可逆、精準(zhǔn)的操作方式，讓科學(xué)家能更深入地研究記憶、情緒、行為背后的神經(jīng)機(jī)制。
研究人員表示，雖然距離臨床應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路，但這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出巨大潛力。想象一下，未來(lái)醫(yī)生或許能像修復(fù)電路一樣，精準(zhǔn)修復(fù)出問題的大腦連接，而不會(huì)傷及健康腦區(qū)。
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