《自然》基因敲除技术解决纷争

　　生物通报道：来自萨克生物研究学院（the Salk Institute for Biological Studies）基因表达实验室，遗传学实验室，霍德华休斯医学院的研究人员利用了一种基因敲除方法将成人神经形成与空间学习能力联系了起来，解决了长久以来有关新生神经细胞的形成在学习，记忆和行为的哪些方面起作用这一纷争。这一研究成果公布在最新一期（1月31日）的《Nature》杂志上。 领导这一研究的是HHMi研究员Ronald M. Evans博士，其任职于萨克生物研究学院基因表达实验室，另一位通讯作者是遗传学实验室的Fred H. Gage，Evans博士表示，“我们的研究直接证明了神经形成（neurogenesis，生物通注）在决定过程，获知和空间记忆存储过程中扮演了一个重要的角色”。这项研究说明，某一天研究人员也许能利用口服药物刺激神经形成，来影响记忆功能。 以往认为，中枢神经系统的神经元在出生前或出生后不久，就失去再生能力。但近年的一些研究表明，成年哺乳动物的脑组织仍可不断产生新的神经元，成人脑组织中同样存在神经干细胞。神经干细胞可以通过生理和心理的活动在一生当中不断生成新的神经细胞，但是这些新生细胞的确切功能长久以来都是一个争论的焦点。 这篇文章则发现缺少一个神经形成基因：TLX的成鼠相对于野生型，学习和记忆的能力会下降，文章的第一作者， Chun-Li Zhang博士表示，“这一实验证明TLX特异性的诱导对于神经干细胞维持其干细胞状态的遗传过程是必需的。” 在过去，研究人员通过研究海马组织或者利用药物来阻断神经形成，从而观察动物模型中得到的行为结果。但是在这篇文章中，Zhang等人利用基因敲除这种遗传学方法为这一实验提出了关键性的解决方案，来自普林斯顿大学的Elizabeth Gould博士（未参与这一研究）表示，用其它的方法实际上也许会造成错误结论。 但是多伦多大学的Martin Wojtowicz的研究小组得出了相矛盾的结果，他的研究表明神经形成在空间学习上不会起作用，反而会影响contextual fear conditioning（一种对于空间的认知恐惧反应，生物通注），Wojtowicz表示，“他们得到相反的实验结果实在让人疑惑。” “问题在于使用的是不同的方法，检测的是许多不同的时间点，利用的不同的学习模式，因此结果并不一致”，但是有关神经形成确实在成熟大脑中扮演了一些角色这一点是得到认可的。 （生物通：张迪） 原文摘要： Nature advance online publication 30 January 2008 | doi:10.1038/nature06562; Received 7 September 2007; A role for adult TLX-positive neural stem cells in learning and behaviour [Abstract] 名词解释： 1. 神经细胞 神经细胞是高等动物神经系统的结构单位和功能单位，又被称为神经元（neuron）。神经系统中含有大量的神经元，据估计，人类中枢神经系统中约含1000亿个神经元，仅大脑皮层中就约有140亿。 虽然神经元形态与功能多种多样，但结构上大致都可分成胞体（soma）和突起（neurite）两部分。突起又分树突（dendrite）和轴突（axon）两种。轴突往往很长，由细胞的轴丘（axon hillock）分出，其直径均匀，开始一段称为始段，离开细胞体若干距离后始获得髓鞘，成为神经纤维。习惯上把神经纤维分为有髓纤维与无髓纤维两种，实际上所谓无髓纤维也有一薄层髓鞘，并非完全无髓鞘。 胞体的大小差异很大，小的直径仅5～6μm，大的可达100μm以上。突起的形态、数量和长短也很不相同。树突多呈树状分支，它可接受刺激并将冲动传向胞体；轴突呈细索状，末端常有分支，称轴突终末（axon terminal），轴突将冲动从胞体传向终末。通常一个神经元有一个至多个树突，但轴突只有一条。神经元的胞体越大，其轴突越长。 　　神经元按照用途分为三种：输入神经元，传出神经元, 和连体神经元。 2.神经干细胞(neural stem cell，NSCs) 主要有两类：神经嵴干细胞(neuralcreststemcell，NC-SC)和中枢神经干细胞(CNS-SC)。NCSC为外周神经干细胞(PNS-SC)，既可发育为外周神经细胞、神经内分泌细胞和Schwann氏细胞，也能分化为色素细胞(pigmented cell)和平滑肌细胞等。NSC一般是指存在于脑部的中枢神经干细胞(CNS-SC)，其子代细胞能分化成为神经系统的大部分细胞。 以往认为，中枢神经系统的神经元在出生前或出生后不久，就失去再生能力。但近年的一些研究表明，成年哺乳动物的脑组织仍可不断产生新的神经元，成人脑组织中同样存在NSC,主要是在侧脑室下层(SVZ)和海马齿状回两处。 目前多使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，即诱导NSC的细胞周期不断循环往复，从而阻止其分化过程。永生化的NSC具有较好的生物学特性，它们能自我复制并在体外大量增殖，在移植人体内后仍具有多向分化潜能，同时可被转染并稳定地表达外源基因。