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分子工具能精準“開關”大腦回路

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美國南加州大學研究團隊開發出兩款“黑科技”,其能像開關一樣選擇性且可逆地斷開腦細胞之間的連接。這一成果發表于新一期《eLife》雜志,有望改變腦科學研究,并為治療癲癇、成癮和創傷后應激障礙等神經系統疾病開辟新途徑。

  在研究中,該團隊從大腦自帶的“回收系統”獲得靈感,開發出兩種分子工具:靶向興奮性突觸(讓神經連接更活躍的突觸)的PFE3和靶向抑制性突觸(讓神經連接更少的突觸)的GFE3。突觸是神經元之間在功能上發生聯系的部位,也是信息傳遞的關鍵部位。

  研究人員解釋說,在大腦內,E3連接酶會用泛素分子標記受損蛋白,以此來幫助處理受損蛋白——一旦標記,受損蛋白就會被送到名為蛋白酶體的細胞結構內分解并重新利用。在實驗中,他們借助新工具,讓E3連接酶標記特定突觸的支架蛋白,讓大腦的“垃圾處理系統”誤以為這些蛋白需要回收。失去支架的突觸會瓦解,神經信號傳遞也就此中斷。但只要停止工具的作用,突觸還能在幾天內重新長好。

  團隊還開發了兩種可按需激活的GFE3工具:一種通過光激活(paGFE3),另一種通過化學信號激活(chGFE3)。他們表示,借助這些工具,科學家能精準“剪斷”特定神經連接,還能讓它們重新長回來。整個過程就像外科手術般精確,只針對目標突觸,其他腦細胞完全不受影響。這種可逆、精準的操作方式,讓科學家能更深入地研究記憶、情緒、行為背后的神經機制。

  研究人員表示,雖然距離臨床應用還有很長的路,但這項技術已經展現出巨大潛力。想象一下,未來醫生或許能像修復電路一樣,精準修復出問題的大腦連接,而不會傷及健康腦區。(科技日報 劉霞)

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