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撰文 | 錢卓 (美國奧古斯塔大學(xué)佐治亞醫(yī)學(xué)院大腦與行為研究所所長、云南西雙版納生物醫(yī)學(xué)研究院院長)

翻譯 | 王德恒（云南西雙版納生物醫(yī)學(xué)研究院大腦破譯中心研究員）

責(zé)編 | 陳曉雪

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一百多年前，西班牙神經(jīng)解剖學(xué)家、1906年諾貝爾獎得主Ramón y Cajal在顯微鏡下觀察到大腦不同神經(jīng)元的微觀結(jié)構(gòu)，驚嘆于各種腦神經(jīng)細(xì)胞如同夜空閃爍的星星一樣美麗。近代神經(jīng)科學(xué)的新篇章由此開啟[1]。

20世紀(jì)70、80年代，隨著單細(xì)胞標(biāo)記和膜片鉗技術(shù)的出現(xiàn)，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)與功能的研究得到了飛速的發(fā)展[3,4,5,7]。分子生物學(xué)技術(shù)也進(jìn)一步把神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域推到了更深層次的基因和蛋白質(zhì)水平[8,9,10,11,12,13,14,15,16]，大大推動了突觸可塑性機(jī)理的研究[17,18]以及利用遺傳工程技術(shù)增強(qiáng)大腦學(xué)習(xí)記憶和認(rèn)知功能的研究[19,20]。

20世紀(jì)80年代后期和90年代初，在Mario Capecchi, Oliver Smithies和Martin Evan三位先驅(qū)基因打靶和胚胎干細(xì)胞技術(shù)（該工作使他們在2007年共享諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎）工作的基礎(chǔ)上[21]，幾個著名的實驗室開始嘗試創(chuàng)建突變小鼠用于基因在發(fā)育、腫瘤和免疫方面的功能研究[23,24,25]。隨后，Alcino Silva, Seth Grant和Thomas O’Dell利用基因的敲除技術(shù)來研究CaMKII或Fyn蛋白激酶在突觸和記憶功能 [26,27,28]。這些工作為基因和大腦功能的研究開辟了新的思路。然而，大家很快發(fā)現(xiàn)，許多全身基因打靶（基因在單個受精卵時就被敲除）構(gòu)建的小鼠模型，由于遺傳補償缺少表型，或由于被敲除的基因在許多器官發(fā)育中的重要作用，發(fā)生了產(chǎn)后夭折或發(fā)育不良的情況。比如，在CaMKII基因敲除的小鼠身上，人們觀察到了自發(fā)性的癲癇癥狀，而在Fyn基因敲除的小鼠中，大腦海馬中的齒狀回明顯存在神經(jīng)發(fā)育缺陷。這兩種情況立即引起了關(guān)于如何解釋模式小鼠腦功能缺陷的激烈爭論：到底是先天發(fā)育缺陷，還是該基因在成年大腦思維過程中的調(diào)節(jié)作用，引起了小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能下降？鑒于NMDA受體在可塑性中的關(guān)鍵作用，麻省理工學(xué)院的李育慶等人[29] 著手去證明其在學(xué)習(xí)行為上的開關(guān)作用，但是他們發(fā)現(xiàn)NMDAR1基因敲除的新生幼鼠由于大腦發(fā)育的缺陷（如吸吮反射的缺失），出生15小時后就全部死亡了。這些夭折的小鼠丘腦的固有觸須桶狀結(jié)構(gòu)（stereotypic whisker barrels）沒有形成，說明了NMDA受體在腦結(jié)構(gòu)發(fā)育中的關(guān)鍵作用[29]，對發(fā)育神經(jīng)科學(xué)家來說，是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)。相反，這樣的結(jié)果對于認(rèn)知和行為神經(jīng)科學(xué)家來說，卻是令人失望的，他們無法利用全身基因敲除技術(shù)來研究成年大腦的思維活動與神經(jīng)機(jī)理。大家渴望能有一種新的遺傳工程技術(shù)，不僅能避開發(fā)育過程，而且還能把任何一個基因只在特定的腦區(qū)的某一類細(xì)胞中進(jìn)行條件性刪除。

年輕而喜歡冒險的歲月

我對研發(fā)新一代遺傳工程技術(shù)的興趣起源于1990-1993年在哥倫比亞大學(xué)的那段經(jīng)歷。1990年，我從明尼蘇達(dá)大學(xué)博士畢業(yè)，來到Eric Kandel（2000年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主）實驗室作博士后。密歇根大學(xué)Bernie Agranoff教授曾在1964提出長時記憶需要新的蛋白質(zhì)合成和基因表達(dá)。因為我看了一本描述Kandel在海兔研究中“爭斗內(nèi)幕”的科普書（Explorers of the Black Box: The Search for the cellular Basis of Memory），我在Kandel實驗室主動避免用海兔做研究，而是選擇大鼠為研究對象，尋找并克隆能被大腦活動所調(diào)節(jié)的基因。在我之前，Kandel兩個極為優(yōu)秀的博士后（在其他實驗室讀博期間就已發(fā)過一兩篇Cell文章）由于技術(shù)原因，都徒勞而歸。1990到1993年，我利用蛋白抑制所引進(jìn)的即早基因“超表達(dá)”的現(xiàn)象，首次成功地差異克隆了一批被大腦活動所調(diào)節(jié)的新基因，包括大腦特異的即早基因BAD1 (Brain Activity-Dependent)、組織型纖溶酶原激活劑（tPA）和一種促細(xì)胞分裂的原活化蛋白激酶磷酸酶[30,31]。后來, BAD1基因也被約翰霍普金斯大學(xué)的Paul Worley實驗室分離并另命名為Arc (Activity-regulated cDNA)[32]。對我來說，分離出大腦新的基因固然令人興奮，如何檢測這些基因在腦認(rèn)知記憶中的功能更是一個巨大的挑戰(zhàn)。大家已經(jīng)知道基于反義寡核苷酸的“knock-down”方法既不精確也不可靠，而全身基因敲除看似是個不錯的選擇，但也有如上所說的局限性。

后來，我偶然發(fā)現(xiàn)杜邦公司的Brian Sauer博士的一篇論文報道了Cre重組酶在哺乳動物培養(yǎng)細(xì)胞株中對環(huán)形質(zhì)粒轉(zhuǎn)染時成功切除標(biāo)記基因的現(xiàn)象[33]。該文在結(jié)語提出了一個很重要的問題：“不知Cre是否也能引起哺乳動物細(xì)胞染色體上內(nèi)在基因的lox位點重組？” 這引發(fā)了我嘗試用它來開發(fā)腦區(qū)和細(xì)胞類型特異性的基因敲除和/或轉(zhuǎn)基因過表達(dá)新技術(shù)的念頭。我知道，所有的教科書和文獻(xiàn)描述DNA復(fù)制和重組與細(xì)胞分裂密切相關(guān)（如減數(shù)分裂或有絲分裂; 圖1）。這個基本的學(xué)說深深地印在每個人的腦中，從Sauer的論文開篇句不難看出，他也對此深信不疑：“近年來，有絲分裂期的哺乳動物的細(xì)胞DNA重組的控制過程已成研究的熱點……有絲分裂重組在免疫系統(tǒng)的發(fā)育和功能中起著核心作用?！?當(dāng)時大家都知道大腦的神經(jīng)元在出生后就不再進(jìn)行有絲分裂（除了嗅球和海馬體中的齒狀回）。因此，任何人打算在成年大腦上進(jìn)行DNA重組的工作，也意味著其科研生涯必將走入死胡同。大自然已經(jīng)明確表明，所有的腦腫瘤都不是發(fā)生在神經(jīng)元，而是在還能分裂的膠質(zhì)細(xì)胞。因此，要想利用DNA重組的方式在大腦中進(jìn)行區(qū)域和神經(jīng)細(xì)胞特異性基因敲除顯然是不可行的。

?圖1

但我很想弄明白大腦基因的功能，只是當(dāng)時只有少數(shù)的實驗室擁有用來制作傳統(tǒng)基因敲除小鼠的基因打靶設(shè)施和胚胎干細(xì)胞。因此我放棄了申請大學(xué)Faculty（教職）的機(jī)會（那時大家一般只做一個博后），而聯(lián)系了猶他州的Mario Capecchi和麻省理工學(xué)院的Susumu Tonegawa兩位大師，表達(dá)了想做第二個博后的愿望。高興的是他們都同意了。于是，我去向Kandel尋求指導(dǎo)和建議，他建議我去Tonegawa的實驗室，這讓我有些詫異（Tonegawa因發(fā)現(xiàn)免疫抗體多樣性的遺傳機(jī)理在1987年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，然后轉(zhuǎn)行闖入了Kandel所在的學(xué)習(xí)記憶領(lǐng)域這一地盤，因此他倆關(guān)系很僵)。我也取得了Kandel實驗室另一博士后Mark Mayford的同意使用他克隆的CaMKII啟動子，該啟動子將在小鼠出生2到3周后激活并只在前腦的主要細(xì)胞如錐體細(xì)胞上表達(dá)[34]。對于Kandel的指點和Mayford的慷慨我萬分感動。直到數(shù)年后Mayford喝了酒后才偷偷地告訴我，原來Kandel當(dāng)時看中了我的想法會注定失敗，正好來個一石二鳥，為消耗掉一個現(xiàn)在的和一個將來可能的競爭對手，“紳士般”地順?biāo)屏诉@一舟。

1993年秋天，我來到麻省理工學(xué)院。在我向Tonegawa做了只有15秒的簡短介紹后（大名人們都太忙了），免疫專家的他并沒有對我想研發(fā)的Cre-loxP神經(jīng)遺傳技術(shù)有什么看法，而是放任自由。我驚訝地發(fā)現(xiàn)這個有40個博后和學(xué)生的大實驗室彌漫著叢林動物生存法則的氛圍。不過總的來說，麻省理工學(xué)院還是一個非常令人興奮的地方。

開發(fā)Cre-loxP神經(jīng)遺傳技術(shù)，面臨著三大風(fēng)險：

（1）當(dāng)時的教科書中認(rèn)為，DNA重組只能發(fā)生在分裂細(xì)胞中，而我的直覺是，皰疹病毒（引起唇皰疹）感染外周神經(jīng)節(jié)并以某種方式進(jìn)行自身復(fù)制（迄今為止，該機(jī)制仍然是未知的），而神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元“可能”沒有分裂；

（2）實驗的周期長而且程序復(fù)雜，兩年內(nèi)沒有反饋，何況這是第二個博士后，哪怕在原理上能成立，如果在技術(shù)上出了差錯，我仍將求職困難。我必須構(gòu)建一系列質(zhì)粒并創(chuàng)建出至少三種不同的小鼠品系，然后著手開始多年的交叉繁殖工作（圖2A，B）。在那個年代，能夠得到一只基因突變的小鼠，已屬非常難得。事實上，因為復(fù)雜的程序、冗長的項目周期和昂貴的成本，再加上得到的可能是沒有任何表型或非己想要的結(jié)果，學(xué)術(shù)界的一個殘酷現(xiàn)實就是只有少數(shù)幾個成功的人能得到一份大學(xué)的教授工作，另一大批沒有成果的、不幸的博士后們只能從學(xué)術(shù)界消失。

（3）我給自己挖的另一個坑是：我選擇NMDAR1而不是BAD1/Arc作為條件性敲除的基因。我們知道，如果在插入LoxP的位點在某種方式上干擾了NMDA受體的表達(dá)，那么數(shù)年后得到的將是生下就夭折的小鼠[29]。相反，如果在LoxP插入位點時，無意中把Arc基因弄壞，至少我還能發(fā)表一篇全身基因敲除的文章。但是我說服了自己，相信自己的想法不僅有希望，而且還能得到好結(jié)果：不成功，便成仁，到時，我也會因不相信教科書的教義，而得到一枚“榮譽傻瓜勛章”。

?圖2

真正開始實驗時，亟需把紛繁而又復(fù)雜的事項進(jìn)行合理的安排。剛到新的實驗室，一切還沒理順，幸好身邊的幾個同事都很友好，都愿意幫忙。David Gerber和Toshikuni Sasaoka分別教我受精卵和囊胚的微注射；陳東風(fēng)在免疫抗體和染色方面給予指導(dǎo)；李育慶(現(xiàn)在佛羅里達(dá)大學(xué)任教)分享他對NMDAR1質(zhì)粒構(gòu)建的見解；徐明（現(xiàn)在芝加哥大學(xué)任教）為我提供胚胎干細(xì)胞并教我如何進(jìn)行完美的胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)；同時我也非常感謝加州理工學(xué)院的David Anderson提供的LacZ報告基因和杜邦的Brian Saucer提供的Cre-loxP質(zhì)粒。

1994年初，我完成了所有的質(zhì)粒構(gòu)建并開始轉(zhuǎn)基因小鼠的繁育和floxed NR1胚胎干細(xì)胞打靶。更幸運的是，我還有一個勤奮的本科生Cindy Tom和技術(shù)員Jason Derwon協(xié)助進(jìn)行基因分型和腦組織切片的工作。

7月，德國的Klaus Rajewsky在Science上報道了他們在T細(xì)胞的RNA聚合酶中取得了50%的敲降[35]，一團(tuán)黑云飄到了我的頭頂。因為這意味著，即使在分裂的T細(xì)胞中Cre重組的效率也不高：或是50%的T細(xì)胞可以100%敲除RNA聚合酶，或100%的細(xì)胞只刪除一個基因的拷貝，或更糟的是，兩種情況相互混合。盡管如此，我仍“奢望”（在進(jìn)一步的文獻(xiàn)搜索后）他們使用的瞬時激活啟動子可能是T細(xì)胞發(fā)育過程中的Cre重組效率低下的罪魁禍?zhǔn)住Ｔ陔S后的歲月里，我把自己變成了鴕鳥，不顧外界的情況，一頭扎進(jìn)了我的Cre-loxP神經(jīng)技術(shù)研發(fā)的沙堆里。

當(dāng)年的深秋，我終于從實驗中第一次得到了反饋。

在一個陽光明媚但寒冷的早晨，我仍然記得在顯微鏡下，我看見 LacZ大腦染色切片時的那種無法言喻的驚喜，在第一條的 Cre 轉(zhuǎn)基因品系小鼠大腦中，我就發(fā)現(xiàn)海馬CA1區(qū)錐體細(xì)胞中發(fā)生了特異的基因重組 (圖 2)。因為海馬 CA1區(qū) 是許多可塑性和記憶研究者眼中的“宇宙中心”，這樣的好運使我堅信上帝不僅存在，而且一直就在我的身旁。隨后，另外的幾個 Cre品系也確認(rèn)了類似 CA1區(qū)域特異性的重組；然后其他的Cre品系小鼠還顯示具有前腦的特異性。當(dāng)Tonegawa從日本出差回來，我向他匯報了我的發(fā)現(xiàn)?？赡苡捎谒诘箷r差的緣故，他也沒有想起我這幾年在做的是什么課題。當(dāng)他醒悟過來后，非常興奮，立即打電話給加州大學(xué)洛杉磯分校的Alcino Silva（把Tonegawa引入神經(jīng)領(lǐng)域的第一個博后，已成為該校的助理教授），與對方分享了這一驚喜。

與此同時，我在思考為什么本來應(yīng)該在前腦表達(dá)而不是CA1區(qū)特異性的CaMKII 啟動子會有如此的特異性作用。陳東風(fēng)和我通過對Cre的染色找到了原因——我們發(fā)現(xiàn) Cre在CA1區(qū)錐體細(xì)胞上的表達(dá)更高，因此基因順利而有效地重組了。在之后的6到8個月的時間里，我通過交雜Cre轉(zhuǎn)基因T29-1品系獲得了floxed NR1純合子小鼠，確認(rèn)了CA1區(qū)錐體細(xì)胞特異性 NMDA 受體敲除。拿到3-5周的小鼠，Pato Huerta和我就各自推進(jìn)腦片記錄和組織學(xué)實驗。我們亦留出一組小鼠與Tom McHugh, Kenny Blum和Matthew Wilson進(jìn)行合作研究，在NR1突變小鼠上記錄海馬位置細(xì)胞的放電活動模式?，F(xiàn)在，我們知道T29-1的Cre-lox重組在出生兩個月的小鼠上保留了CA1區(qū)特異性，不過隨著Cre表達(dá)時間的積累，如同預(yù)期的CaMKII啟動子的動態(tài)，大概在小鼠出生第8周后開始，特異性重組將逐步擴(kuò)散之整個前腦。

1996年的秋天，我們準(zhǔn)備給Cell雜志投3篇連續(xù)的文章。我們決定將報告Cre-lox神經(jīng)遺傳技術(shù)的可行性作為第一篇，CA1區(qū)特異性NMDA受體敲除研究作為第二篇，位置細(xì)胞的特性作為第三篇。因為在工作中使用了Kandel實驗室的CaMKII啟動子，最初和Eric Kandel商議的是，Cre-lox的工作萬一成功，我們將把他和Mark Mayford放在第一篇投稿中, 作為共同作者。這個起初不被看好的項目, 如今得到了出乎意料好的實驗結(jié)果，也因此帶來了諸多煩惱，令人頭痛。Kandel認(rèn)為神經(jīng)科學(xué)界對CA1特異性的NMDA受體敲除在學(xué)習(xí)和記憶研究具有更為重要而廣泛的意義，他要求將他的署名從第一篇的方法論文章中移到第二篇，但是Tonegawa也認(rèn)為第二篇文章可能更重要，堅決反對。一個多月來來回回的爭吵讓我夾在中間左右為難，頭痛不堪，但也讓我親身體驗了什么叫做腦袋被擠夾在石縫里。最終Kandel的名字還是被Tonegawa硬放到了第一篇文章里，而最終這三篇連續(xù)文章在沒有通訊作者的情況下，與1996年的12月底發(fā)表在了Cell雜志上[36，37，38]（第一篇引用次數(shù)為921，第二篇為1526，第三篇514）。

神經(jīng)科學(xué)的Cre-driver資源

Cre-lox神經(jīng)遺傳技術(shù)可行性的成功驗證在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了一個新的熱點。我也于1997年夏天在普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系建立了自己的實驗室（施一公幾個月后也來到來該系，我們成為系里僅有的兩位華人教授）。美國國立衛(wèi)生研究院意識到Cre-lox神經(jīng)遺傳技術(shù)對神經(jīng)科學(xué)的獨特而重要的作用，啟動了神經(jīng)科學(xué)研究藍(lán)圖Cre-driver (Cre-表達(dá)體系)項目，為認(rèn)知行為學(xué)創(chuàng)建一批小鼠品系，以便更好地鑒定特定的細(xì)胞類型和神經(jīng)回路的功能。我也在立項、評審過程中提供了一些指南和建議（我回避了申請，而專注創(chuàng)構(gòu)轉(zhuǎn)基因“聰明鼠”， [39]）。美國國立衛(wèi)生研究院最終遴選了三個中心，啟動了神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)Cre重組酶的轉(zhuǎn)基因小鼠的創(chuàng)建及繁殖工作。三個研究中心分別由貝勒醫(yī)學(xué)院的Ronald Davis博士（現(xiàn)在佛羅里達(dá)州Scripps研究所），冷泉港實驗室的Z. Joshua Huang博士（與Brandeis大學(xué)的Sacha Nelson一起）和Scripps研究所的Ulrich Mueller博士領(lǐng)導(dǎo)。這幾個項目創(chuàng)建了數(shù)百條Cre-driver的小鼠品系[40]。現(xiàn)在，這些品系的小鼠獲得的途徑有突變小鼠區(qū)域資源中心（MMRRC）或美國最大的動物供應(yīng)商Jackson實驗室的Cre庫（見表1）。

美國國立衛(wèi)生研究院的神經(jīng)科學(xué)研究藍(lán)圖還資助了洛克菲勒大學(xué)的GENSAT項目。該項目由Nathaniel Heintz領(lǐng)導(dǎo)，創(chuàng)建BAC-Cre重組酶驅(qū)動的小鼠品系[41]?，F(xiàn)今，已經(jīng)創(chuàng)建了總計288個Cre品系。除了官方的努力，許多個人實驗室和科研院校也創(chuàng)建了多種Cre-drivers[42,43]。迄今為止，Jackson實驗室已經(jīng)收集了600多個Cre品系的小鼠模型，提供給大家研究。

歐盟也跟隨美國國立衛(wèi)生研究院的倡議推出以CREATE命名的Cre-driver項目（為等位基因突變小鼠條件表達(dá)的資源協(xié)調(diào)）（表1）。CREATE聯(lián)盟代表的大多數(shù)歐洲、國際小鼠數(shù)據(jù)庫持有人以及研究團(tuán)體的核心，建立Cre-driver品系的一體化戰(zhàn)略，并應(yīng)用在小鼠上建模來研究復(fù)雜的人類疾病。各國的研究人員可以通過聯(lián)系EMMA (European Mouse Mutant Archive, Italy) 或者 MSR (International Mouse Strain Resource; Table 1)來獲得Cre的不同品系。另外，英國、加拿大和日本也啟功和資助了他們自己的Cre-driver項目（表1）。

?表1

腦研究的一個重要通用平臺

在過去的十年中，Cre重組基因技術(shù)應(yīng)用最令人激動的一個方向是采用光刺激操縱神經(jīng)元的光遺傳學(xué)[44,45]。研究人員通過在豐富的Cre品系小鼠上或Cre病毒表達(dá)光感應(yīng)離子通道，刺激或抑制某類神經(jīng)細(xì)胞的放電，使其成為耀眼的明星（這一系統(tǒng)被Karl Deisseroth簡稱為光遺傳學(xué)）。親眼看到光感應(yīng)離子通道能充分地利用Cre重組基因技術(shù)的原理及這些Cre品系動物[46]，為神經(jīng)科學(xué)界更多的同行服務(wù)，對我來說是個莫大的樂趣。

在神經(jīng)科學(xué)方面，并非僅有表達(dá)光感應(yīng)離子通道受益于Cre-LoxP神經(jīng)遺傳技術(shù)這一平臺。Cre-LoxP神經(jīng)遺傳技術(shù)在化學(xué)遺傳學(xué)中已顯現(xiàn)出強(qiáng)大作用，使得科學(xué)家能夠激活或抑制特定的神經(jīng)元。例如，在化學(xué)–轉(zhuǎn)基因修飾過的蛋白上進(jìn)行過表達(dá)，如蛋白激酶[47,48]或在特定的神經(jīng)元或腦區(qū)設(shè)計藥物激活專門受體[49]。研究人員還可以通過Cre品系使用floxed白喉毒素片段A（DTA）來刪除（毒死）特定的細(xì)胞，然后觀察所產(chǎn)生的表型。

此外，Cre-lox遺傳技術(shù)也應(yīng)用于逆行病毒對大腦各種神經(jīng)元的示蹤，如斯坦福大學(xué)駱利群教授等小組示蹤錐體細(xì)胞或多巴胺細(xì)胞[50,51]，或被用在透明大腦（Clarity）特異神經(jīng)元環(huán)路的示蹤方法中。哈佛大學(xué)的Jeff Lichtman和Joshua Sanes還巧妙地利用Cre-loxP系統(tǒng)的獨特性質(zhì)在單個神經(jīng)元中，隨機(jī)表達(dá)不同比例的紅、綠、藍(lán)色的綠色熒光蛋白（GFP）的衍生物，這種技術(shù)被稱為“腦彩虹”[52]。這種技術(shù)使他們能夠以一種獨特的顏色標(biāo)記每一個神經(jīng)元，對神經(jīng)科學(xué)連接組學(xué)領(lǐng)域來說，無疑是巨大的貢獻(xiàn)。

Cre-lox遺傳技術(shù)平臺也被用于電壓敏感的蛋白質(zhì)來監(jiān)測神經(jīng)元的活動變化?；蚓幋a的鈣傳感器，如GCaMPs，使得許多實驗室通過對鈣的瞬態(tài)來推斷神經(jīng)元活動的變化[53]。研究人員也在開發(fā)其他基因編碼的電壓敏感的熒光蛋白，以便可以離體或在體的方式來研究神經(jīng)元的放電反應(yīng)[54，2，6]。

去年，Stuart Ibsen和Sreekanth Chalasani報道了一個有趣的方法，采用低壓超聲刺激產(chǎn)生的微氣泡可以增強(qiáng)機(jī)械的形變，從而激活力傳導(dǎo)通道（TRP-4）促發(fā)神經(jīng)元放電[22]。作者發(fā)現(xiàn)，通過在特定的神經(jīng)元中過表達(dá)TRP-4，可以增強(qiáng)神經(jīng)元對超聲刺激的敏感性。另外，科研人員還報道了另一種非侵入性的方法：磁遺傳學(xué)（magnetogenetics），可以通過磁刺激在體激活神經(jīng)元。比如，神經(jīng)元的激活是可由表達(dá)并刺激陽離子通道（TRPV4）與順磁性鐵蛋白的混合體來實現(xiàn)[55,56]?；蛲庠创攀荏w鐵硫簇組裝蛋白1（Isca1)[57,58]。可以想象，隨著各種新蛋白功能的開發(fā)，腦科學(xué)家們可利用Cre-lox技術(shù)平臺，利用它們操縱特定的神經(jīng)元，進(jìn)一步了解大腦的工作原理。

回首過去的20年，研發(fā)Cre-lox神經(jīng)遺傳技術(shù)曾被同行斷定為是一條死胡同，但憑著直覺和初生牛犢不怕虎的沖勁，我用頭撞穿了“南山”，幸運地闖出了一條生路。如今在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，幾乎每周都會有科研人員利用Cre技術(shù)的學(xué)術(shù)成果報道。當(dāng)學(xué)生們問起時，我會感慨地鼓勵大家：年輕時當(dāng)個愣頭青，說不定就是上帝給你的一大寶器！

本文來自：Tsien JZ (2016) Cre-Lox Neurogenetics: 20 Years of Versatile Applications in Brain Research and Counting… Front. Genet. 7:19. doi: 10.3389/fgene.2016.00019

原文鏈接：http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fgene.2016.00019/full

制版編輯：鄧志英丨