美國北卡羅萊納大學(UNC)醫學院和國家衛生研究院(NIH)科學家開發出一種新的“化學遺傳學”技術,能抑制小鼠的某種行為,如貪吃,隨后還能將這種行為再次激活。這一技術帶來了新的前沿研究工具,能幫人們更好地理解大腦的工作機制。相關論文發表在最近的《神經元》雜志上。
據每日科學網近日報道,這種新技術名為“KORD”(k-阿片受體DREADD),是對以往DREADD(也叫化學遺傳學技術,設計藥物激活專門受體)技術的改進,能連續瞄準同一神經元上兩種不同受體。這些受體負責發出特殊化學信號,以控制腦功能和復雜行為。
“這種新的化學遺傳學工具可能告訴我們,怎樣更有效地瞄準腦回路來治療人類疾病。”UNC醫學院蛋白質治療與轉化蛋白質組學教授布萊恩·羅斯說,“醫學上面臨的問題是,雖然大部分已批準的藥物也能瞄準這些腦部受體,但人們還不能選擇性地調節特定類型的受體以更有效地治病。”羅斯小組早在2007年開發了第一代DREADD技術,解決了這一問題。
從本質上說,羅斯小組在實驗室改變了G蛋白偶聯受體的化學結構,讓它能遞送人工合成蛋白質,修改后受體只能由人工合成的特殊類化合物來激活或抑制,受體就像一把鎖,合成藥物是開鎖的唯一鑰匙。這樣就能按照研究目標,鎖住或打開特定的腦回路以及與該受體相關的行為。目前,世界上已有數百家實驗室在用第一代DREADD技術。
新技術只從一個方向(激活或抑制)來控制單一受體,還是第一次。研究人員把受體裝入一種病毒載體,注射到小鼠體內,這種人工受體就會被送到特定腦區、特定類型的神經元中,然后給小鼠注射人工化合藥物,以此操縱神經信號將同一神經元打開或關閉,控制小鼠的特定行為。在一類實驗中,NIH的邁克爾·卡什實驗室能抑制小鼠的貪吃行為;在另一實驗中,UNC研究人員用可卡因和安非他明等藥物誘導,也能激活類似行為。
神經元信號系統如出錯,可能導致抑郁、老年癡呆、帕金森病和癲癇等多種疾病。細胞表面受體在癌癥、糖尿病等其他疾病中也起著重要作用。新技術經改進后,還能用于研究這些疾病。
論文共同第一作者、UNC博士生埃利奧特·羅賓遜說:“這些實驗證明,對那些有興趣控制特殊細胞群功能的研究人員來說,KORD是一種新工具,同時在治療方面也很有潛力。”
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