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發(fā)現(xiàn)前女友借助先進儀器刪除了大腦中兩人曾經(jīng)的不愉快記憶后，自己也決定洗去這段記憶。
這是曾獲 2005 年奧斯卡金像獎最佳原創(chuàng)劇本獎的電影《美麗心靈的永恒陽光》的情節(jié)。而如今，刪除記憶的技術(shù)，已經(jīng)從電影走向現(xiàn)實。
當?shù)貢r間 2020 年 3 月 18 日，北京大學神經(jīng)科學研究所的伊鳴研究員和萬有教授團隊在 Science 子刊 Science Advances 在線發(fā)表題為 Development of a CRISPR-SaCas9 system for projection- and function-specific gene editing in the rat brain（用于大鼠腦中投射和功能特異性基因編輯的 CRISPR-SaCas9 系統(tǒng)的開發(fā)）的論文。
據(jù)悉，基于 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)，研究人員開發(fā)出一種 CRISPR-SaCas9 系統(tǒng)，在實驗大鼠的腦中實現(xiàn)了特定記憶的精準刪除。
對特定神經(jīng)元亞群進行穩(wěn)定的基因操作具有挑戰(zhàn)性，這是擺在科研人員面前的一道難題，也是這項研究的出發(fā)點。
實際上，哺乳動物大腦中的復雜神經(jīng)元網(wǎng)絡，是由不同遺傳、形態(tài)和功能特征的神經(jīng)元集合形成的。即便是在同一大腦區(qū)域內(nèi)，神經(jīng)元集合在解剖學或功能上也并不統(tǒng)一，分為不同的亞群，這便是一種「異質(zhì)性」。
這一異質(zhì)性需要對特定神經(jīng)元集合進行基因編輯——而且，在特定神經(jīng)元亞型、回路中進行精確的基因操作，對于確定神經(jīng)元活動和行為之間的關(guān)系是至關(guān)重要的。
不過，在具有特定連接或功能特征的神經(jīng)元亞群中，特別是在大鼠和非人靈長類動物中，實現(xiàn)穩(wěn)定的基因敲減（Gene knock-down，指通過降解具有同源序列靶基因的 mRNA 阻止基因表達）或基因修飾并非易事。
而 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)為研究人員找到了一個突破口。
CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)，通俗來講就是，將基因組中的錯誤位點基因進行“修改”，使人體細胞恢復正常機能。這一技術(shù)通過一種名叫 Cas9 的特殊編程的酶發(fā)現(xiàn)、切除并取代 DNA 的特定部分，是生物科學領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者。
實際上，有人形象地將 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)稱為“基因魔剪”，認為基因編輯就是用附帶了“導航儀”的基因剪刀對基因進行修飾。
不過，病毒載體的容量有限，是在神經(jīng)系統(tǒng)中應用 CRISPR-Cas9 的一個障礙。
實際上，最常用的一種病毒載體就是腺相關(guān)病毒（AAV，adeno-associated virus），它是一類單鏈線狀 DNA 缺陷型病毒。 The Cas9 ortholog from Staphylococcus aureus (SaCas9), by contrast, is more than 1 kb shorter but edits the genome with an efficiency similar to SpCas9
而來自化膿性鏈球菌的高通用性核酸內(nèi)切酶 Cas9（SpCas9）正是受到 AAV 遞送載體的容量（通常小于 4.4-4.7kb）及低效包裝的限制。相比之下，來自金黃色葡萄球菌的 Cas9 直系同源物 SaCas9 遞送載體的容量比 SpCas9 小 1kb 以上，但基因編輯的效率卻相差不大。
綜合上述因素，研究團隊提出了一種 CRISPR-SaCas9 系統(tǒng)——基于 CRISPR-Cas9 技術(shù)，結(jié)合順行/逆行 AAV 載體和細胞標記技術(shù)。
實驗表明，這一系統(tǒng)實現(xiàn)了大鼠腦中的投射和功能特異性基因編輯。
具體來講，研究團隊首先誘發(fā)了大鼠對 2 個不同實驗箱的恐懼記憶，然后通過 CRISPR-SaCas9 系統(tǒng)，精確刪除掉了大鼠對其中一個箱子的記憶，而大鼠對另外一個箱子的記憶則完好保留。
雷鋒網(wǎng)了解到，神經(jīng)元興奮性和記憶的形成，一種具有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性的轉(zhuǎn)錄輔激活因子是必不可少的，這種激活因子便是內(nèi)側(cè)前額葉皮層特定神經(jīng)元亞群中的 cbp（CREB結(jié)合蛋白）。
基于此，該團隊將 cbp 作為目標基因，并進行基因敲減，證實了投射和功能特異性 CRISPR-SaCas9 系統(tǒng)在揭示記憶的神經(jīng)元和回路基礎的意義，這也說明 CRISPR-SaCas9 系統(tǒng)的高效率和特異性可廣泛應用于神經(jīng)環(huán)路研究。
同時上述過程也表明，該系統(tǒng)與電生理學、行為分析、流式細胞熒光分選技術(shù) FACS 和深度測序方法相結(jié)合，可為生理、病理條件下的腦功能精確基因組干擾提供重要的參考。論文作者之一、北京大學神經(jīng)科學研究所認知神經(jīng)科學實驗室研究員伊鳴表示：
記憶編碼與儲存很重要，但遺忘負面記憶也同樣重要。如果負面記憶過于頑固，有時會帶來負擔，甚至造成疾病。慢性痛、藥物成癮、慢性應激等疾病，本質(zhì)上都是患者在經(jīng)歷了疼痛、毒品帶來的感覺或壓力后，產(chǎn)生了難以清除的、長時間存在的“病理性記憶”。因此，這一系統(tǒng)可能也將為這類疾病的治療提供新思路。
雷鋒網(wǎng)了解到，在這項突破之前，已經(jīng)有不少科學家做過記憶編輯與刪除的相關(guān)研究。
在此前的研究中，科研人員通常會考慮以下幾個方面：
從研究海馬體出發(fā)：位于大腦丘腦和內(nèi)側(cè)顳葉之間，主要功能為記憶處理儲存和空間信息處理。20 世紀初就有科學家認識到海馬對于某些記憶以及學習有著基本的作用；
利用光遺傳學技術(shù)：使用光控的方法，選擇并打開某種生物的特定細胞，旨在激活清醒哺乳動物的單一神經(jīng)元。在研究大腦與記憶的語境下，這一技術(shù)就是采用光線打開或者關(guān)閉大腦中神經(jīng)元組的生物技術(shù)；
以治療抑郁癥等疾病為目標：抑郁癥患者對于負面事件存在記憶偏好，同時對于正面信息卻不具備相應的記憶能力。因此，刪除負面記憶，將對這一類疾病的治療起到推動作用。
實際上，目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些具體的特定記憶消除方法。比如 2019 年 5 月，美國波士頓大學研究團隊利用光遺傳學技術(shù)，對實驗大鼠海馬體的特定區(qū)域進行刺激來實現(xiàn)對消極記憶的“消除”；同年 7 月，澳大利亞皇家墨爾本理工大學開發(fā)出一種受光遺傳學技術(shù)啟發(fā)的新型類腦芯片，可模仿大腦存儲和刪除信息的方式。
不難發(fā)現(xiàn)，且不論刪除記憶是否會引發(fā)新一輪的道德倫理大討論，從技術(shù)的角度看，這一領(lǐng)域仍然有很大的發(fā)展空間。
那么，如果上述方法有朝一日進入應用階段，你會選擇刪除某段記憶嗎？
參考資料：
https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaay6687
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