金斯瑞科普｜用基因编辑删除记忆 科幻片里的场景即将成真吗

电影《记忆裂痕》中男主是一名计算机天才，他受聘于一家高科技公司，参与了很多顶级机密项目研究。由于保密协议，每次项目结束后，他都要接受公司给他进行的一次短期记忆清除手术。就是在这样一个类似扫描仪的机器内，仅需很短的时间便可实现人工操控消除特定记忆。

图片来源：电影《记忆裂痕》剧照

相信这样的场景你一定不会陌生，在多数科幻小说、电影中，消除记忆是一件很容易的事情。但是，它也只是存在于虚拟世界而已，不过，你知道吗？近日北京大学神经科学研究所的伊鸣研究员和万有教授团队在Science子刊Science Advances发表文章：Development of a CRISPR-SaCas9 system for projection- and function-specific gene editing in the rat brain（用于大鼠脑中投射和功能特异性基因编辑的 CRISPR-SaCas9 系统的开发），就成功实现了在大鼠脑内特定记忆的精准删除！

基因cbp编码一种转录共激活蛋白，它具有组蛋白乙酰转移酶活性，对神经元兴奋性和记忆形成至关重要。该实验组选择了cbp作为目标基因，尝试实现投射与作用恐惧记忆有关的神经回路中的特异性基因敲低。

实验人员对老鼠进行了CFC（Contextual fear conditioning，场景恐惧）处理，即在下图的这套条件恐惧系统中设计相应环境，通过对大鼠进行电击，使其形成一定的相关记忆。

图片来源：上海然哲仪器设备有限公司官网

图片来源：上海然哲仪器设备有限公司官网

在这套条件恐惧系统中，研究人员创造了两个环境：环境A——黑色墙；环境B——白色墙。在两个环境中，大鼠均受到足部电击（2 s，0.75 mA），以此引发大鼠的恐惧（表现为自主神经紧张，凝滞）。通过重复几次实验后，大鼠形成条件反射，对两个环境均有了恐惧的记忆。通过Packwin V2.0软件可以对这种恐惧进行评分。

在培养大鼠的恐惧记忆之前，是本研究的重头戏：由腺病毒载体搭载的CRISPR-Cas9系统进入大鼠的突触后前皮层皮质（PL），它可以由强力霉素（Dox）控制启动与否。CRISPR-Cas9系统是我们很熟悉的“基因魔剪”技术了，它可以应用于对特定基因进行敲除或敲低。由于病毒载体的容量有限，所以以往在神经细胞中应用CRISPR-Cas技术是比较困难的，伊鸣研究员团队找到了来自金黄色葡萄球菌的 Cas9 直系同源物 SaCas9，突破了这一瓶颈。

接下来，就是很有意思的实验了。

将CRISPR-Cas系统装入大鼠PL后三周，研究人员对大鼠进行了A、B环境的CFC训练，可以看到，大鼠在A、B环境中的恐惧值是同等的。CFC训练两周后，研究人员对B环境中的大鼠给了Dox诱导，再次进行CFC实验，平行的A环境则没有给予Dox诱导。也就是说，通过Dox的诱导，在A环境大鼠没有被基因编辑，在B环境则被基因编辑了。一周以后，实验人员发现大鼠对A环境仍然非常恐惧，而对B环境的恐惧值则下降了非常多（也就是画圈的地方）。

由此，我们可以证明：大鼠在B环境中的记忆被“删除”了。这个应用又一次证明了CRISPR-Cas9系统的应用潜力。虽然它只是在“删除记忆”这一应用上小小的一次尝试，但是只要迈出了第一步，后续的改造空间是无限大的。

任何研究都是一把双刃剑，通过基因编辑来删除记忆，我们可以将它用于治疗焦虑症，恐惧症或是创伤后应激障碍，但同时，又会不会有人将它非法使用呢？最后，Dr.G想说的是：只要我们对基因编辑这项技术更深入地探索，相信未来有一天，我们不会再谈虎色变，而是能更好地运用它，将它应用于越来越多的有意义的事情上去。

参考文献：

[1] Haojie Sun,etc.Development of a CRISPR-SaCas9 system for projection- and function-specific gene editing in the rat brain[J].SCIENCE ADVANCES .6 : eaay6687 (2020)

[2] G. Chen, X. Zou, H. Watanabe, J. M. van Deursen, J. Shen, CREB binding protein is required for both short-term and long-term memory formation. J. Neurosci. 30, 13066–13077 (2010).