知否|科學家總用老鼠做實驗,但實驗結論都適用於人類嗎?

網易科技2019-09-06 04:06:45


作者 | 辰辰
出品 | 網易科技《知否》欄目組(公眾號:tech_163)
原標題:Here's Why Drugs That Work So Well in Mouse Brains Often Fail Miserably in Humans

由於老鼠和人類大腦具有進化保守性,也就是説老鼠大腦中的基因序列與人類大腦的基因序列比較一致、變化不大,因此老鼠常常被用於實驗治療大腦疾病的精神類藥物。雖然很多新葯在老鼠身上能夠起效,當神經科學家興致勃勃地進行臨牀實驗時,卻往往發現達不到預想的效果,這讓神經科學家頭疼不已。

科學家一項新研究提出了潛在的原因:老鼠腦細胞中開啟的基因與人類腦細胞完全不同。

與人類相比,老鼠有非常相似的大腦結構,而且由相似類型的腦細胞組成。由於神經科學家通常沒有能力去探究人類的大腦,從理論上講,這使得老鼠成為神經科學家理想的測試對象。

然而,由於一些神祕的原因,在老鼠大腦中效果良好的治療方法,在人類身上進行臨牀測試時往往無法取得成功。

為了找出原因,西雅圖艾倫腦科學研究所的一組科學家分析了死者捐獻的大腦和癲癇患者腦部手術後捐獻的腦組織。他們專門研究了大腦中被稱為顳中回的區域,這部分大腦負責語言處理和演繹推理。

研究人員從這一大腦區域的近1.6萬個細胞中挑選出75種不同類型的細胞進行了比對研究。當他們將人類大腦細胞與一組老鼠大腦細胞數據進行比較時,他們發現老鼠的對應腦細胞幾乎與所有這些人類腦細胞都非常相似。

但科學家做了進一步的研究。當他們觀察這些細胞內哪些基因被打開或關閉時,他們發現老鼠腦細胞和人類腦細胞之間存在明顯的差異。

例如五羥色胺是一種神經遞質,負責調節食慾、情緒、記憶力和睡眠。它是通過細胞表面的受體與腦細胞結合來實現這一功能的。受體的作用就像一隻用來接住棒球的手套。

但研究人員發現,老鼠的血清素受體並不存在於與人類細胞相同或相似的老鼠細胞上。因此一種能提高大腦中血清素水平的藥物,比如那些用於治療抑鬱症的藥物,可能會將血清素傳遞給小鼠體內與人類截然不同的細胞。

研究人員還發現,在有助於神經元之間建立聯繫的基因表達方面,老鼠和人類存在巨大差異。從本質上講,我們大腦中的細胞路線圖可能看起來與老鼠非常不同。

艾倫腦科學研究所(Allen Institute for brain Science)所長、首席科學家克里斯托弗·科赫(Christof Koch)表示:“歸根結底,我們的大腦和老鼠的大腦既有很大的相似之處,也有很大的不同。”“其中一個事實告訴我們,我們和老鼠之間有很大的進化連續性;另一個事實告訴我們,我們的大腦結果是獨一無二的。”

“如果你想治癒人類大腦疾病,你必須瞭解人類大腦的獨特性,”他補充道。


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