清大團隊7年努力 揚名國際期刊 發現長期記憶腦細胞

〔自由時報記者陳怡靜/台北報導〕經過七年的漫長努力,清華大學講座教授江安世的研究團隊,從果蠅的十萬顆腦細胞中抽絲剝繭,找到主宰長期記憶的細胞與「基因」,這項創新發現不但登上頂尖的「科學(Science)」期刊,還是該期刊首度刊出台灣的長篇研究論文,象徵台灣腦科學研究大突破,學界備感振奮!

從果蠅的十萬顆腦細胞 解碼分析

長期記憶到底如何生成又怎麼儲存?科學家過去都認為,短、中、長期記憶都儲存於大腦的蕈狀體中,但江安世的研究團隊卻從果蠅大腦中發現,透過CaMKII與period兩個基因活化,DAL腦神經細胞才是主宰儲存長期記憶的功臣。

台灣過去僅二十五篇論文登上「科學」,全都是二到三頁短文,此篇論文卻長達八頁,是「科學」首度刊出台灣的長篇論文;清大腦科學研究中心主任江安世曾以果蠅「腦內嗅覺神經網路地圖」名揚國際,團隊論文多次登上國際期刊。

「長期與短期記憶最大的差別是儲存方式,長期記憶需要新的蛋白質合成,改變腦袋結構後,才記得住以前的事。」但江安世指出,人類腦袋有高達千億的腦細胞,科學家難以一一解碼,「果蠅腦細胞雖僅十萬顆,但學習、記憶、探索環境等行為都與人類類似。」

用最笨的方法 完成果蠅腦袋拼圖

研究團隊耗時三年發展全新基因工程技術逐一比對,透過監視果蠅腦細胞中的蛋白質合成,終於得到爆炸性發現。江安世笑說:「我們用了最笨的方法,像拆解機器般,把果蠅腦袋拆解成無數的小小片段,就像建構Google Earth一樣,試圖看清果蠅所有腦神經細胞的模樣。」

論文第一作者,清大博士生陳俊朝則堪稱DAL的發現者,他和團隊整整歷時七年、天天耗時逾十小時埋頭在研究室重複驗證比對工作。

他笑說:「很多生命科學的實驗就像探索永遠未知的東西。發現DAL時雖然很開心,但也很惶恐,因為這個發現將推翻傳統假說,團隊因此又花了四年驗證。」

陳俊朝實驗的方法是讓果蠅不斷嗅聞兩種不同的味道,「就像學習的過程,不斷輸入相同的資訊,經過CaMKII與period基因活化後即可生成長期記憶,長期記憶再送到DAL神經儲存,下次再從DAL中提取長期記憶,果蠅最後也學會分辨兩種味道的不同。」

研究陸續登上紐約時報與「科學」期刊等,研究團隊還將一一解碼果蠅的腦袋、建構出果蠅腦神經細胞圖譜,江安世說:「近年科學家致力解碼果蠅的十萬顆腦細胞,就是希望可應用在人類疾病治療上,原本估計得二十年,但清大團隊已完成二十%,估計五年內即可完成果蠅腦細胞圖譜。」

針對阿茲海默症、漢丁頓舞蹈症、帕金森氏症等神經細胞病變,過去僅能以藥物被動延緩惡化。江安世樂觀估計,一旦建構出果蠅腦細胞圖譜,有機會推論研究出腦疾病的分子機制,將有助科學界與醫藥界研發出可預防或治療相關病症的小分子藥物。

學者︰研究有代表性 可推論到人腦

中研院分子生物研究所研究員簡正鼎評論,果蠅大腦結構雖與人腦不同,但記憶形成、學習等機制很像,「此研究很有代表性,相當程度可推論到人腦。」國科會副主委賀陳弘也盛讚:「與全球研究團隊相比,清大團隊的經費少得可憐,成果卻相當優異,好比拼裝車對抗保時捷。」


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