新技術可識別活體大腦蛋白質

研究人員能捕獲蛋白質在活體老鼠大腦中的表達用于質譜分析。圖片來源：美國西北大學

　　研究人員首次開發出可以識別活體動物大腦中蛋白質的新方法，向弄清不同類型神經元中數百萬種不同的蛋白質邁出了一大步。8月11日，相關論文發表于《自然—通訊》。該研究有望推動帕金森氏癥和阿爾茨海默病等疾病新療法的開發。

　　美國西北大學和匹茲堡大學研究人員設計了一種病毒，可以將一種酶輸送到活老鼠大腦中的一個精確位置。研究人員表示，從大豆中提取的這種酶，能將鄰近的蛋白質標記在預定的位置。研究人員能借助該技術拍攝活神經元內全部蛋白質（或蛋白質組）的快照。

　　“以前，有科學家在體外細胞中做過類似的工作，但培養皿中的細胞并不像大腦中的細胞那樣工作。”論文通訊作者、西北大學的Yevgenia Kozorovitskiy說，“在老鼠大腦的復雜組織中進行這項工作更具挑戰性。現在，我們可以利用蛋白質組學的強大能力，在現實神經回路中展開研究。”

　　通過對蛋白質及其鄰體進行化學標記，研究人員現在可以了解蛋白質在特定受控區域內是如何工作的，以及它們在蛋白質組中是如何相互作用的。除了攜帶大豆酶外，研究人員還使用病毒攜帶一種綠色熒光蛋白。

　　“我們發送綠色熒光蛋白來顯示哪些神經元被標記了。如果神經元是綠色的，那么我們就知道這些神經元中表達了大豆酶。”Kozorovitskiy說。

　　當前，基因靶向技術已經改變了生物學和神經科學，但蛋白質靶向技術卻落后了。通常，研究人員可以對基因和RNA進行擴增和排序，以確定它們的確切組成部分。然而，同樣的方式無法被用于蛋白質研究，相反，研究人員必須將蛋白質分成多肽，然后再將它們組合在一起，這是一個緩慢而不完美的過程。

　　“蛋白質是我們細胞中的最終效應器。了解蛋白質在哪里、如何工作，以及它們之間的相互作用是非常重要的。”Kozorovitskiy說。

　　“基于質譜的蛋白質組學是一項強大的技術。”論文第一作者、Kozorovitskiy實驗室博士候選人Vasin Dumrongprechachan說，“通過該方法，我們能以高精度和特異性繪制各種大腦回路的蛋白質組，我們甚至可以量化它們，看看有多少蛋白質存在于神經元和大腦的不同部分。”

　　現在，研究人員可以將這個新系統應用于小鼠模型，以便更好地了解神經疾病。未來，他們希望擴展這種方法，進而識別神經元蛋白的生化修飾。“這些修飾發生在大腦活動的特定模式中，或由神經活性藥物引起，識別它們有助于促進臨床治療的發展。”Dumrongprechachan說。