十一年前，第一次听说拿诺奖的光遗传学

本文来自微信公众号： 一个生物狗的科普小园 ，作者：Y博的科普园 2026年诺贝尔医学与生理学奖颁给了光遗传学，也就是通过分子遗传学手段将特殊的光敏蛋白引入神经细胞，进而利用光来操控神经细胞。一个很形象的比喻是照亮大脑，让我们能看清思维、情绪、感情等各种大脑的功能到底是如何发生的。 这个领域的成型与兴起需要追溯到2005年，今年诺贝尔医学与生理学奖的三位得主之一，Karl Deisseroth的实验室在另两位诺奖得主Peter Hegemann和Georg Nagel的工作基础上，展示了光可以刺激表达特殊光敏蛋白的神经细胞。 不过我第一次听说光遗传学这个领域要到十年后，还伴随着一场悲剧。 2015年，年轻的华人科学家刘旭突然意外过世。刘旭博士此时刚在著名的西北大学建立独立实验室，而再往前两年，他的研究被欧美主流媒体广泛报道，甚至站到过Ted的讲台，可以说是冉冉升起的学术明星。他的离世在当时美国的华人圈、科研圈都有热议。 刘旭博士的研究正是光遗传学，而且是对这项技术非常巧妙的利用。 研究某个细胞的功能最好的办法是看激活或抑制这个细胞后，会引发什么后果。起这种激活或抑制作用，最常见的是化学药物。可在高度复杂的中枢神经系统里，用任何化学药物操纵细胞都会遇到一个困境：药物会扩散到很多细胞，我们无法确定使用药物后观察到的作用到底是来自哪些细胞受到了药物干预。 典型的例子是毒品，很多毒品都有几十年甚至上百年的“真实世界试验”历史，我们也很清楚xx可以导致“嗨”，某某可以致幻，但它们具体的机制，包括到底是大脑里的哪些细胞被影响，每类被影响的细胞实际后果是什么，至今仍有很多未知。 光遗传学恰好可以利用在特定神经细胞里表达光敏蛋白，同时用高度精密的激光，做到精细观察某类细胞的作用。 刘旭博士生前的工作就是如此。他是著名生物学家利根川进实验室的博后。利根川进凭借在免疫学领域做出奠基性工作获得过1987年诺奖，但在拿到诺奖后却彻底更换方向，进入神经科学研究。而且他不是研究神经系统里的免疫细胞，这种在过往工作基础上的延伸，而是真的180度转向，研究起了神经细胞功能。 利根川进也是最早拥抱光遗传学技术的科学家。而刘旭博士参与的研究，可以说是利根川进实验室在神经科学领域最精彩的研究。他和实验室的一位研究生Steve Ramirez合作，展示了利用光遗传学技术，可以操控小鼠的情绪。 例如，在2012年发表的论文里，他们展示了用光敏蛋白标记出遭受过电击的小鼠大脑里的特定细胞，用激光照射这些细胞，就能激发小鼠的恐惧反应——即便这时候小鼠根本没遭到电击。次年，两人发表的另一篇论文则更进一步，在小鼠身上植入了虚假的记忆。两人的这些研究在当时引发轰动，也在Ted上做过介绍。 可就在这两名年轻科学家合作成果不断之际，刘旭博士却英年早逝，留下了巨大的缺憾。 今年7月，利根川进去世，如今，光遗传学拿了诺奖，好奇心驱使我查了下刘旭博士生前最主要的合作者，Steve Ramirez，不知道他后来又用光遗传学做了什么研究。 一查发现他如今是利用光遗传学，探索如何抑制、消除悲伤的记忆，以帮助PTSD等疾病的患者。近年来更是有了一些突破性的发现，例如2022年，他的实验室发现如果在至关重要的记忆重巩固阶段，在小鼠回忆负面记忆的同时激活正面记忆，就可以永久抑制负面记忆，从而消除恐惧反应。 在很多采访里，Steve Ramirez都提到刘旭博士对他的巨大影响，而在刘旭博士意外离世后，他曾陷入迷茫，通过酒精麻痹自己，甚至差点因此丧命。幸而之后通过参与戒酒协会，重新回到正轨。 有意思的是，当记者问Steve Ramirez他，如果有可能，他自己是否会选择删除刘旭去世的负面记忆。 他立刻回答不会：“我一直都知道我从不希望那些记忆中的任何一部分被抹去。事情不一定要在一瞬间得到解决，也许要等上几十年，答案才会浮现。我愿意相信人生足够漫长，那些让一切兜兜转转回到原点、并赋予过去更多意义的时刻，也许就在不远的将来等待着我们。” 参考资料 https://www.sciencefocus.com/future-technology/erase-painful-memories https://nautil.us/he-erased-memory-in-mice-then-thought-about-erasing-his-own-1247163