北大教授最新研究成果 提出腦科學研究新概念

騰訊科技訊 2019年2月21日，重要國際學術期刊Neuron（《神經元》）發表北京腦科學與類腦研究中心（CIBR）聯合主任、北京大學教授饒毅實驗室的論文:“化學連接組學：構建果蠅化學傳遞圖譜”。其摘要中明確提出“化學連接組是一個新概念，化學連接組學是一個新途徑，應用於果蠅的相關工具是強有力的資源”。

腦對人類的重要性眾所周知，人類長期以來希望揭開腦的奧秘，並改善人類健康。腦的功能依賴神經連接，一個動物全部的神經連接稱為連接組，研究連接組的科學為連接組學。此前，已經有三類連接組：微觀連接組，主要以電子顯微鏡重構神經環路；介觀連接組，主要通過遺傳學或病毒注射構建神經環路；宏觀連接組，主要以功能核磁共振為基礎顯示人腦大尺度的連接。這些方法分別有優點和缺點。

化學傳遞是神經連接中信息傳遞的主要方式，而化學傳遞的基礎是種類繁多的神經遞質及其受體這樣的化學分子。饒毅實驗室提出了一個全新的概念即“化學連接組”，其是以神經傳遞信息的化學分子來定義的連接組。饒毅研究中進一步提出“化學連接組學”這一系統研究化學連接組的新途徑，並在果蠅中構建了相應的遺傳資源以便在果蠅中實現化學連接組學的研究。

“化學連接組”（CCT）具備所有現有連接組學所沒有的優點。CCT可以系統地研究神經信息傳遞，因為它涵蓋了全部已知的神經遞質、神經調質、神經肽及其受體；CCT在介觀尺度全面系統地解析神經連接，其他介觀和微觀連接組學方法可以應用、擴展和圍繞它進一步深化。CCT抓住了神經傳導信號的關鍵：神經遞質及其受體，可以通過遞質表達的神經細胞、和受體表達的神經細胞來推斷神經環路；CCT不僅可以研究基因的功能，也能研究細胞的功能；CCT通過運用遺傳操縱的分子邏輯門，不僅可以檢測兩個基因的關係，而且可以研究兩個細胞的連接和關係；理論上，CCT可以研究多個基因和多個細胞的功能關係，包括直接和間接關係。

饒毅實驗室選取了果蠅中193個CCT相關的基因，傾力工作，設計為每個基因製造缺失突變，並敲入外源DNA片段以標記每個基因。為此，他們已經製備了數百多株果蠅品系，以分別研究基因的表達和功能，建立了第一個CCT資源庫。然後饒毅實驗室對果蠅化學連接組進行了初步分析，並以果蠅睡眠為研究問題，使用該資源庫的缺失突變株進行了初步篩選，發現了至少41個CCT基因調節睡眠。進一步研究發現鱆胺β2受體不僅在神經細胞調節睡眠，也在膠質細胞調節睡眠。

鄧博文等的論文被同行評審專家讚賞。國際專家稱道：“作者有遠見，並能夠有計劃完成這一龐大任務”。專家對這項工作的評議是這項工作不僅有創造性，而且是“傑作”，“將對整個果蠅領域有巨大的影響，而且影響將遠超出果蠅研究，因為這是所有動物模型中第一次如此系統規模地分析。它不僅揭示腦組織方式的普遍原則，也將在機理上解析特定環路的功能”。