互动科普

插入单基因将使老鼠更聪明

普林斯顿大学分子生物学家Joe Z．Tsien和他的同事在九月二日《自然》上报道，在老鼠发育的合子阶段增加一个基因提高了老鼠的智力。一旦长成成鼠，这种老鼠与非转基因老鼠相比，在完成与学习相关行为的任务上能够显示出特别的优势，并且在海马(大脑中与记忆相关的关键区域)显示出生理变化。

这种插入的基因能产生出更多的叫做NR2B的蛋白亚单位。这种亚单位是大脑神经元表面的一种通道——NMDA受体复合物蛋白的组成部分。研究已经表明这种通道的开放(由两个神经元刺激激发)触发了一个生物化学的级联反应，其结果是记忆的保持和学习。这项新实验标志着基因调控第一次成功地导致了哺乳动物NMDA的增强。

这项工作是神经生物学家努力的一部分，目的为了更好地理解突触可塑性，或者理解大脑中的修饰方式，是怎样在生理上把刺激转变成学习和记忆的。一个实验模型集中研究在突触上长期持续的电化学变化，通常称之为长时程增强效应(LTP)。该假说认为沿着神经通路反复刺激增加了突触传递的功效，因此就产生了LTP。神经科学家认为NMDA在这个过程中起了重要的作用。

纽约冷泉港实验室的一位神经基因学家Timothy P．Tully评价Tsien的工作“强化了LTP是学习的细胞机制这一观点”。人们过去总是把学习和记忆看作是特别的事情，甚至几乎是超自然的，但现在人们意识到它在生物上只不过是同肾脏一样的工作。

这种转基因老鼠，按照电视剧中一个十几岁的内科医生的角色，被起了Doogies这个绰号，其大脑皮层和海马区中的NR2B蛋白几乎比正常老鼠多一倍。另外，DoogieNR2B通道持续开放时间明显长于对照组的老鼠，为250毫秒比150毫秒，并且也比正常的幼鼠长了50毫秒。Tsien指出，这个发现具有深远的意义，因为随着动物年龄的增长，通道开放的时问往往是递减的。

这样一来，Doogies能更好地记住以前遇到的事物，更易于把一个不愉快的刺激同它以往遭遇的相关情形联系起来，并且能更快地知道一个导致恐惧的刺激已经被清除。它们通过水迷宫的速度比正常对照组快一倍。尽管这些转基因鼠取得了很大的成就(测试在条件反射形成一小时，一天和十天后进行)，Tsien反对给你的孩子聘用Doogies作为家庭教师，他说：“你不能跨越量变，你不能让老鼠唱歌。我们正在讨论的是提高，使一个系统更加有效。”

正如Tully指出的那样，基因很少单独起作用，并且很难知道加入一个基因将对其它基因以及生化过程产生何种作用。Tully本人通过操纵一个叫做CREB的基因，制造出更聪明的果蝇，其他研究者通过调控CREB，对海生蜗牛的记忆产生了类似促进作用。按照Tully的观点，CREB似乎在长期记忆中起重要作用，而NR2B也许更直接地与记忆或学习相联系。酶类，例如Src或许也将影响与NMDA受体有关的学习。

Tsien阐述他的工作目标是“理解生物过程，而不是制造超级聪明鼠”。这些成果将尽快应用于人类，也许将NR2B受体作为标靶，会开发出新药来治疗与年龄相关的记忆衰退，正如我们在Alzheimer氏病中看到的那样。现在已经有制药公司和生物科技公司与Tsien进行洽谈。尽管任何关于人类的治疗可能至少要等八年以上，但Tsien认为，他确实相信NR2B“可作为记忆药物的一种非常有效的标靶。其原理已为我们证明。”

这类药物真能增强健康个体的认知能力吗？几个研究小组正在寻求“聪明药”，但许多研究者对促进大脑药物的功效和伦理学意义提出质疑。事实上，甚至Tully也怀疑这种增强成人大脑可塑性只有好处：“如果学习能力的提高是一件好事，为什么进化过程却没有赋予我们呢？也许该研究所创造的高可塑性的大脑却根本不能对信息留下任何印象。”