精准删除记忆!北大利用基因编辑做到了

来源:未知 编辑: 发布: 2020-03-25 19:21

发明前女友借助先辈仪器删除了大年夜脑中两人曾经的不高兴记忆后,本身也决定洗去这段记忆。

这一异质性须要对特定神经元集合进行基因编辑——并且,在特定神经元亚型、回路中进行精确的基因操作,对于肯定神经元活动和行动之间的关系是至关重要的。

这是曾获2005年奥斯卡金像奖最佳原创脚本奖的片子《美丽心灵的永恒阳光》的情节,而如今,删除记忆的技巧,已经从片子走向实际。

本地时光2020年3月18日,北京大年夜学神经科学研究所的伊鸣研究员和万有传授团队在Science子刊ScienceAdvances在线揭橥题为Development of a CRISPR-SaCas9 system for projection- and function-specific gene editing in the rat brain(用于大年夜鼠脑中投射和功能特异性基因编辑的CRISPR-SaCas9体系的开辟)的论文。

据悉,基于CRISPR-Cas9基因编辑技巧,北大年夜研究人员开辟出一种CRISPR-SaCas9体系,在实验大年夜鼠的脑中实现了特定记忆的精准删除。

精准删除负面记忆!北大年夜研究团队应用基因编辑做到了

开辟CRISPR-SaCas9体系

对特定神经元亚群进行稳定的基因操作具有挑衅性,这是摆在科研人员面前的一道难题,也是这项研究的出发点

实际上,哺乳动物大年夜脑中的复杂神经元收集,是由不合遗传、形态和功能特点的神经元集合形成的。即就是在同一大年夜脑区域内,神经元集合在解剖学或功能上也并不同一,分为不合的亚群,这就是一种「异质性」。

不过,在具有特定连接或功能特点的神经元亚群中,特别是在大年夜鼠和非人灵长类动物中,实现稳定的基因敲减(Geneknock-down,指经由过程降解具有同源序列靶基因的mRNA阻拦基因表达)或基因润饰并非易事。

CRISPR-Cas9基因编辑技巧,通俗来讲就是,将基因组中的缺点位点基因进行“修改”,使人体细胞恢复正常机能。

这一技巧经由过程一种名叫Cas9的特别编程的酶发明、切除并代替DNA的特定部分,是生物科学范畴的游戏规矩改变者。

不过,病毒载体的容量有限,是在神经体系中应用CRISPR-Cas9的一个障碍。

实际上,有人形象地将CRISPR-Cas9基因编辑技巧称为“基因魔剪”,认为基因编辑就是用附带了“导航仪”的基因剪刀对基因进行润饰。

而CRISPR-Cas9基因编辑技巧为研究人员找到了一个冲破口。

实际上,最常用的一种病毒载体就是腺相干病毒(AAV,adeno-associatedvirus),它是一类单链线状DNA缺点型病毒。

而来自化脓性链球菌的高通用性核酸内切酶Cas9(SpCas9)恰是受到AAV递送载体的容量(平日小于4.4-4.7kb)及低效包装的限制。比拟之下,来自金黄色葡萄球菌的Cas9直系同源物SaCas9递送载体的容量比SpCas9小1kb以上,但基因编辑的效力却相差不大年夜。

综合上述身分,研究团队提出了一种CRISPR-SaCas9体系——基于CRISPR-Cas9技巧,结合顺行/逆行AAV载体和细胞标记技巧。

精准删除大年夜鼠特定记忆

实验注解,这一体系实现了大年夜鼠脑中的投射和功能特异性基因编辑。

具体来讲,研究团队起首诱发了大年夜鼠对2个不合实验箱的恐怖记忆,然后经由过程CRISPR-SaCas9体系,精确删除掉落了大年夜鼠对个中一个箱子的记忆,而大年夜鼠对别的一个箱子的记忆则无缺保存。

精准删除负面记忆!北大年夜研究团队应用基因编辑做到了

雷锋网懂得到,神经元高兴性和记忆的形成,一种具有组蛋白乙酰转移酶活性的转录辅激活因子是必弗成少的,这种激活因子就是内侧前额叶皮层特定神经元亚群中的cbp(CREB结合蛋白)。

基于此,该团队将cbp作为目标基因,并进行基因敲减,证实了投射和功能特异性CRISPR-SaCas9体系在揭示记忆的神经元和回路基本的意义,这也解释CRISPR-SaCas9体系的高效力和特异性可广泛应用于神经环路研究。

同时上述过程也注解,该体系与电心理学、行动分析、流式细胞荧光分选技巧FACS和深度测序办法相结合,可为心理、病理前提下的脑功能精确基因组干扰供给重要的参考。

论文作者之一、北京大年夜学神经科学研究所认知神经科学实验室研究员伊鸣表示:

记忆编码与储存很重要,但遗忘负面记忆也同样重要。假如负面记忆过于固执,有时会带来包袱,甚至造成疾病。慢性痛、药物成瘾、慢性应激等疾病,本质上都是患者在经历了苦楚悲伤、毒品带来的感到或压力后,产生了难以清除的、长时光存在的“病理性记忆”。是以,这一体系可能也将为这类疾病的治疗供给新思路。

删除记忆,道阻且长

在这项冲破之前,已经有不少科学家做过记忆编辑与删除的相干研究。

在此前的研究中,科研人员平日会推敲以下几个方面:

从研究海马体出发:位于大年夜脑丘脑和内侧颞叶之间,重要功能为记忆处理储存和空间信息处理。20世纪初就有科学家熟悉到海马对于某些记忆以及进修有着根本的感化;

应用光遗传学技巧:应用光控的办法,选择并打开某种生物的特定细胞,旨在激活清醒哺乳动物的单一神经元。在研究大年夜脑与记忆的语境下,这一技巧就是采取光线打开或者封闭大年夜脑中神经元组的生物技巧;

以治疗抑郁症等疾病为目标:抑郁症患者对于负面事宜存在记忆偏好,同时对于正面信息却不具备响应的记忆才能。是以,删除负面记忆,将对这一类疾病的治疗起到推动感化。

实际上,今朝已经出现了一些具体的特定记忆清除办法。比如2019年5月,美国波士顿大年夜学研究团队应用光遗传学技巧,对实验大年夜鼠海马体的特定区域进谋杀激来实现对消极记忆的“清除”;同年7月,澳大年夜利亚皇家墨尔本理工大年夜学开辟出一种受光遗传学技巧启发的新型类脑芯片,可模仿大年夜脑存储和删除信息的方法。

不难发明,且不论删除记忆是否会激发新一轮的道德伦理大年夜评论辩论,从技巧的角度看,这一范畴仍然有很大年夜的成长空间。

那么,假如上述办法有朝一日进入应用阶段,你会选择删除某段记忆吗?

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