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深圳先进院基因编辑脑疾病动物模型研究中心主任路中华:打破“套路”求解大脑千亿个神经元

深圳先进院基因编辑脑疾病动物模型研究中心主任路中华:打破“套路”求解大脑千亿个神经元

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大脑拥有近千亿个神经元,它们如何连接并有序工作,是科研工作者一直探究的谜题。

深圳商报2019年8月9日讯 (记者袁斯茹)大脑拥有近千亿个神经元,它们如何连接并有序工作,是科研工作者一直探究的谜题。

“人见了老虎会害怕,产生汗毛倒竖、瞳孔放大、拔腿就跑等一系列应激反应,这其实都是由大脑里的神经环路来控制的。我们的研究就是要找到这些功能性神经环路,并解释其中的运转原理。”近日接受深圳商报记者采访时,中科院深圳先进院基因编辑脑疾病动物模型研究中心主任路中华如此表示。

求解是开始,路中华还致力于脑疾病诊断干预策略的开发。他说:“自闭症、抑郁症、老年痴呆症等脑疾病正困扰着越来越多人的生活,并带来沉重社会负担。我们希望在攻克这些疾病上取得突破。”

动物模型研究取得突破

目前许多脑疾病都无办法根治。以老年痴呆症为例,在过去40年里,全世界投入了数千亿美元,但仍未找到有效药物。

路中华告诉记者,研究疾病有一个相对标准的“套路”:首先制备一个动物模型,让动物患上同样的病;然后研究这种疾病的机理,寻找治疗方法;如果能把动物的病治好,就可以尝试将同样的技术移植到人身上进行临床试验,最后投入实际运用。

“这种‘套路’在脑疾病研究中遇到了困难,因为通常用来做实验的动物如啮齿类动物,其大脑构造和人类差别较大,因此在研究中,需要找到神经系统和人类更为接近的动物,比如非人灵长类动物。这也是在‘套路’中寻求突破。”路中华说。

路中华分享了最新“突破”案例:今年6月,深圳先进院脑科学团队和多个国际团队联合攻关,成功制备出新型模拟人类自闭症SHANK3基因突变的非人灵长类动物模型。

根据《中国自闭症教育康复行业发展状况报告》显示,目前中国自闭症患者已超1000万,其中0到14岁儿童患者超过200万,近年来患病率仍有上升趋势。目前医学界尚未探知造成自闭症的确切病因和发病机制,而康复训练作为公认有效的治疗方法,也只能起到改善作用,并不能完全治愈。

“我们针对与自闭症发生高度相关的SHANK3基因进行深入研究,发现携带SHANK3突变的非人灵长类动物出现了和自闭症人群相似的行为以及大脑连接的异常,”路中华告诉记者。

这一模型的建立为自闭症机理的解析以及临床干预方法的发展奠定了重要基础,是近年来国际神经科学界在脑疾病动物模型研究方向取得的关键性突破之一。该成果以长文形式发表于国际顶级期刊《自然》(Nature)杂志。

给大脑活动绘一幅图

采访中,路中华展示了团队的另一项最新科研成果:研发出新一代的灵长类脑结构与功能图谱技术,即“给大脑活动绘一幅图”。

在神经系统中,神经细胞之间相互连接形成神经环路。神经环路以及神经连接的异常,在神经精神疾病的发生和临床表现中起到关键作用,其核心机制的解析是发展新的诊断方法和治疗策略的必要条件。脑结构与活动图谱技术,是解析脑在正常和疾病状态下的环路与突触机制的基石和重要研究方向。

路中华告诉记者,现今国际上尚无成熟高效解析灵长类脑图谱的工具和方法,课题组借助在低等模式生物中的研究成果,发展了新的脑图谱解析策略,开发了一系列的灵长类神经环路示踪工具,成功实现了对灵长类动物脑图谱的示踪和绘制,有望填补这一领域的空白。

将科研融入生活点滴

在2016年加入深圳先进院之前,路中华曾在美国从事嗅觉方面的博士后研究,合作导师是诺贝尔奖得主琳达·巴克,并在《科学》《自然》等国际顶级期刊上发表多篇论文。

谈起自己的论文,路中华随手从办公桌上拿起一盒彩色别针,捡了几颗不同颜色的一字排开,“简单来说,我们假设嗅觉皮层里有很多不同颜色的开关,每个开关负责不同的功能。比如小鼠闻到了天敌的气息,就自动开启‘红色开关’,我们的研究就是要找出每个‘开关’对应控制的行为。”路中华解释道。

博士后研究结束后,路中华看到了脑科学及脑疾病研究的潜力,同时出于一直以来对神经科学的兴趣,决定调整方向重点研究脑疾病。当时,深圳先进院已经搭建了相对完善的非人灵长类动物研究平台。路中华告诉记者:“虽然在国外待了十几年,但还是感觉回国更有归属感。”

科学原理神秘而复杂,但路中华非常善于用生动的比喻来解释自己的研究。他将最近研究的帕金森课题,比作给患者的大脑里装一个“假油门”,并通过药物刺激,让患者大脑的“刹车”和“油门”像正常人一样工作。

这种将科研融入生活点滴的习惯,也许和路中华对工作的投入有关。“我一周工作七天,几年来天天如此,不是因为我本人有多么勤奋,而是因为要完成的工作太多。我们的研究对攻克脑疾病来说,仅仅是万里长征开始了第一步。”路中华最后表示。

[责任编辑:田志强]
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