杜克团队开发生物'导线'精准重连大脑回路

杜克大学医学院团队开发出一种新技术，能在大脑特定神经元之间建立精确的电连接，为神经系统疾病提供一种无需长期服药或外部刺激的新方案。该研究发表在《自然》杂志上，介绍了名为LinCx的工具——全称是“利用连接蛋白实现回路的长期整合”——它充当受损神经通路的生物旁路。

LinCx工作原理

由Kafui Dzirasa领导的团队从白鲈鱼体内天然存在的连接蛋白（connexins）构建了LinCx，这类蛋白通过电突触实现细胞间快速通讯。通过蛋白质工程，团队重新设计了两种连接蛋白分子——Cx34.7和Cx35——使得每种分子只与其工程化的搭档对接，而不与大脑内天然蛋白结合，从而避免意外连接。一种新开发的荧光检测方法帮助团队识别出那些能可靠地在细胞间传递电信号的蛋白对。

“通过引入一种以细胞级精度插入新电连接的方法，我们的研究标志着在编辑大脑回路和理解神经网络如何产生行为方面迈出了重要一步，”Dzirasa在杜克大学新闻稿中表示。

从蠕虫到小鼠

团队在秀丽隐杆线虫和小鼠中验证了LinCx。在线虫中，安装工程化连接改变了它们寻找温度的行为。在小鼠中，靶向电桥增强了特定回路内的通信，重塑了全脑活动模式，并在社交互动和应激反应中产生了可测量的变化。

这种方法不同于药物、电刺激和光遗传学，这些技术往往会影响到大范围的细胞。此前创建人工电突触的努力经常在神经元之间产生非预期的连接。相比之下，LinCx只形成研究者指定的连接，且无需任何外部刺激设备。

下一步计划

“几十年来，神经科学一直缺乏能精确控制特定细胞类型之间通信的工具，”Dzirasa说。团队计划测试LinCx能否克服由终身遗传紊乱造成的突触缺陷——这一进展可能使该技术更接近人类治疗应用。

来源：eurekalert 研究揭示精确重连大脑回路以增强抗压能力的方法 | medicalxpress