亦正亦邪的狂犬病:致命病原体正在掀起大脑研究的变革

这篇文章介绍了一种运用改造狂犬病毒来高通量、系统性地探索大脑中各个脑区不同神经元之间相互连接关系的一种很年轻的方法。
[caption id="attachment_6803" align="aligncenter" width="690"]世界最致命的病原体之一正在掀起一场大脑研究的变革。 世界最致命的病原体之一正在掀起一场大脑研究的变革。[/caption] 狂犬病毒原本是以疯狂愤怒的希腊女神命名的一群病毒。它在被咬的地方进入身体——下口的常常是一只疯狗或蝙蝠——并且它能通过伸出外壳的钩形蛋白质附着到附近的神经细胞上。一旦它霸占细胞,它会把神经系统当做一种州际公路,跃过细胞之间的微小间隙从一个细胞跳到另一个细胞。在数周或数月之后,这种病毒抵达大脑,在这里引起焦虑、困惑和恐水症——一种对水的恐惧导致的无法下咽。(这又会导致唾液浓稠,这是哺乳类动物感染的特征。)每年超过五万人死于狂犬病;如果不及时治疗,死亡率接近百分之百。 人类长期有个化敌为友的传统。我们把熊做成了厚实的外套,把狼养成了迷你宠物狗,并且使用肉毒毒素这种致命毒药去消除鱼尾纹。八年前,神经科学家 Ed Callaway和他的同事在美国加利福尼亚的沙克研究所(Salk Institute),把狂犬病毒增加到这份清单上。他们改造了这个病毒株,并用它来研究大脑内单个神经元之间的相互作用。Callaway和他的团队从一种减毒疫苗型狂犬病毒入手。这种病毒丢失了制造钩子蛋白的基因,致使它不能在细胞之间跳跃。他们又给这种惰性病毒人为装上了一套特别的钩子,使得病毒在细胞之间只能跳一步(即只能从最初感染的神经细胞跳一步去感染第二个神经细胞,但不能跳第二步去感染第三个神经细胞)——于是,Callaway告诉我,「它被卡住了,它出不去了。」最后,他们给这种病毒转入了一个来源于水母的荧光基因;当病毒移动时,它留下了一个发光的尾迹。 [caption id="attachment_6804" align="aligncenter" width="690"]NICHOLAS WALL NICHOLAS WALL[/caption] 神经科学家谈及大脑常常就像联邦航空管理局说到区域领空——它们都由一些输入和输出都多而杂的枢纽构成。一个完整的人类大脑的航行图可能包括八百亿个机场,和估计可达百万亿的航线。由于沙克团队改造出的狂犬病病毒只能跳跃一步(即感染并标记上游一级的神经细胞),他们可以照亮地图上的一小块儿——就好比所有进入J.F.K.机场的航班突然都闪闪发光。如果有足够多这样的小碎片,就有可能编织出一个老鼠大脑的完整地图,最终——人类大脑的完整地图。我们太需要这张地图了。在《时代》去年的一个采访中,神经科学家David van Essen把今天的大脑地图比作十八世纪的地图学——相当地黑暗、错误,充满了怪物。但根据国家心理健康研究所的所长Thomas Insel说,我们的最终目标是「实时观察处于思考中的大脑。」 实现这个目标,首要任务是改善现有的工具。 Ian Wickersham是麻省理工学院的一位研究人员。八年前正是他帮助Callaway改造了狂犬病毒,如今他正努力改造出新的版本。Wickersham说:「原先那个版本的病毒会很快地杀死细胞。受感染的细胞在短短两周内即使未死也已处在岌岌可危的状态。」这意味着,科学家只能在有限的时间内观察病毒在大脑中的移动。他说他的目标是把狂犬病毒改造成为良性,受感染的细胞能够保持完全健康的状态。如果这样的话,科学家不仅可以看到单个神经细胞之间的连接,并且有足够的时间来观察连接的形成。在另一些实验室,经过基因改造的各种病毒也正在被用于攻击癌细胞,加强食品安全,治愈特定的几种色盲。Callaway还提到,一种经过改造的艾滋病毒株经常在实验室里被用于物种之间的转基因。 虽然如此,西雅图艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)的神经学家Christof Koch 告诉我,尽管经过改造的病毒广泛地应用在生物医学研究中——他估计在爱伦研究所有三分之一的研究都多多少少地涉及到包括狂犬病毒在内的病毒——然而,认为人类成功驯服了它们就大错特错了。2011年9月,就在Callaway在波斯顿做了关于下一代狂犬病毒工具的演讲后没几天,3500英里之外,位于挪威大陆和北极点正中间的斯瓦巴尔就爆发了一次狂犬病疫情。9月12号,在斯瓦尔巴群岛首府朗伊尔城,一只发疯的北极狐咬了一位女士。于是一只当地土狗,像狼一般地杀掉那只北极狐,随即又像狗一样地舔了四个人的手和脸。疫情一个月后结束,期间八只驯鹿和两只狐狸死去,许多当地人紧急接种了疫苗。人类花了几万年才把狼驯化成狗,但是本质上它们依然保存着狼性。Koch说:「我还不至于把病毒当成人类最好的朋友。」   来自newyorker,作者,机器之心翻译出品。参与:salmoner,Bing Wu。

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