“我认为在不久的将来,我们可能会使用RNA来改善阿尔茨海默病或创伤后应激障碍的影响,”该研究的资深作者,UCLA整合生物学和生理学教授大卫格兰兹曼(David Glanzman)说道,和神经生物学。该研究团队于5月14日在神经科学学会在线杂志eNeuro上发表了该研究成果。
RNA或核糖核酸已被广泛称为细胞信使,它制造蛋白质并对细胞的其他部分进行DNA指导。现在了解除了蛋白质编码之外还有其他重要功能,包括调节涉及发育和疾病的各种细胞过程。
研究人员对一种称为海兔的海洋蜗牛的尾巴进行轻度电击。蜗牛接受五次尾部震荡,每20分钟一次,然后24小时后再进行五次。这种冲击增强了蜗牛的防御性撤退反射,这是一种防止潜在伤害的反应。研究人员随后挖掘了蜗牛,他们发现那些受到冲击的人表现出持续平均50秒的防御性收缩,这是一种称为“敏化”的简单类型的学习。那些没有受到震惊的人只会收缩约一秒钟。
生命科学家从海洋蜗牛的神经系统中提取RNA,这些蜗牛在第二次系列冲击后第二天接受了尾部冲击,并且也从没有受到任何冲击的海洋蜗牛中提取。然后将来自第一组(敏化)组的RNA注射到未受到任何电击的七种海洋蜗牛中,并将来自第二组的RNA注射到另外七只还没有受到任何电击的蜗牛的对照组中。
值得注意的是,科学家们发现接受来自受到冲击的蜗牛的RNA的七个人表现得好像他们自己已经接受了尾部震动:他们显示出平均持续约40秒的防御性收缩。
“这就好像我们转移了记忆,”格兰兹曼说,他也是加州大学洛杉矶分校脑科学研究所的成员。
正如预期的那样,蜗牛的对照组没有显示出长时间的收缩。
接下来,研究人员将RNA添加到含有从不同蜗牛中提取的没有受到冲击的神经元的培养皿中。有些提取物含有来自海洋蜗牛的RNA,它们已经被电尾打击过,有些提取物含有来自没有受到震动的蜗牛的RNA。其中一些菜含有感觉神经元,另一些则含有运动神经元,这些运动神经元在蜗牛中负责反射。
当海洋蜗牛受到电尾撞击时,其感觉神经元变得更加兴奋。有趣的是,研究人员发现,添加来自受到冲击的蜗牛的RNA也会增加培养皿中感觉神经元的兴奋性; 它在运动神经元中没有这样做。从没有给予尾部震荡的海洋蜗牛中加入RNA不会产生感觉神经元中增加的兴奋性。
在神经科学领域,人们一直认为记忆存储在突触中。(每个神经元有几千个突触。)格兰兹曼持有不同的观点,认为记忆存储在神经元的核中。
“如果记忆存储在突触中,我们的实验就不可能奏效,”格兰兹曼说,他补充说海洋蜗牛是研究大脑和记忆的极好模型。
格兰兹曼说,科学家更了解这种简单的学习动物的细胞生物学,而不是其他任何形式的学习。海蜗牛和人类之间的细胞和分子过程似乎非常相似,尽管蜗牛在中枢神经系统中有大约20,000个神经元,而人类被认为有大约100亿个。
格兰兹曼说,未来RNA有可能用来唤醒和恢复在阿尔茨海默病早期阶段休眠的记忆。他和他的同事在2014年的eLife杂志上发表了研究报告,表明可以恢复失去的记忆。
RNA的种类很多,并且在未来的研究中,格兰仕曼希望确定可用于转移记忆的RNA类型。