陈根：声遗传学，可控制小鼠大脑

文/陈根

用声音操纵大脑这一听起来“科幻”的情景，正在实验室里成为现实。

从科学的设想来看，所谓用声音操纵大脑，可以理解为大脑里存在对声音敏感的某种蛋白，因此，如果能够找到这种蛋白并加以利用，或许就可以实现“声控”激活大脑、心脏或其它细胞。

这种设想，也就是大约十年前，索尔克研究所的 Sreekanth Chalasani 率先提出的“声遗传学”——使用超声波来刺激特定的基因标记细胞群。

事实上，2015年， Sreekanth Chalasani 的团队就在 Nature Communications 期刊发表论文，在线虫体内，一种名为TRP-4的蛋白质使细胞对低频超声波敏感。当研究人员将TRP-4添加到通常不含有TRP-4的秀丽隐杆线虫神经元中时，他们发现可以利用超声波来激活这些细胞。

但不足之处是，当他们将TRP-4转入哺乳动物细胞中，这种蛋白质却不能使细胞对超声波产生反应。此外，一些哺乳动物蛋白也被报道对超声波敏感，但没有一个可以应用于临床研究。

因此，研究团队开始寻找一种新的、对超声波敏感且应用性好的哺乳动物声敏蛋白。现在，Sreekanth Chalasani科研团队在《自然通讯》杂志发表了其成果，研究者们找到了能够在哺乳动物中起效的声敏通道蛋白TRPA1，7mHz超声波能够有效激活神经元，调控小鼠肢体活动。

TRPA1有时被称为芥末受体（Wasabi receptor），与TRP-4相似，因为它是一种通道蛋白，这意味着它通过允许钙离子穿过细胞膜而在细胞活化中发挥作用。在人体中，TRPA1通常会对疼痛、热和刺激物做出反应，引发咳嗽或流泪等反应。已知TRPA1能让细胞对有毒化合物的存在做出反应，并激活人体的一系列细胞，包括大脑和心脏细胞。而这次，研究人员们则证明了TRPA1对超声波有反应。

并且，为了测试TRPA1通道是否能在超声波的作用下激活其他类型的细胞，研究团队将人类TRPA1的基因转入小鼠大脑中的一组特定的神经元细胞中。研究人员发现，当他们给小鼠释放超声波时，只有表达TRPA1基因的神经元被激活。

与此同时，研究人员还在小鼠的声学改变脑细胞中检测到一种称为c-fos蛋白质（这是神经元活动的标志物）的增加，证实这些肢体运动确实是由超声波诱导的这些神经元。研究人们表示，目前已知超声波是安全的，它可以穿过骨骼、肌肉和其他组织，使其成为操纵身体深处细胞的终极工具。

关键词： 研究人员 哺乳动物 通道蛋白 能够找到 基因标记