华人博士发明单个神经细胞及突触体内标识技术

斯坦福大学生物学系神经生物学博士李凌，将在近期的《PLoS  ONE》杂志上发表文章，宣布发明了一种对单个神经元细胞及突触进行体内标识的技术，并利用此技术成功地拍摄出老鼠体内单个神经元细胞及其突触分布的三维照片。

哺乳动物的神经网络非常复杂，神经元细胞之间通过突触来相互通讯,  从而使信息能够在神经网络中进行传递，并最终导致各种复杂的行为（例如，听，视，嗅，说...等等）。目前的神经生物学标识方法很难在动物体内跟踪标识单个或者少量的神经元细胞，而只能同时标识所有或者巨量的神经元细胞。这导致我们无法清晰地识别单个神经元细胞之间的精确连接，更无从准确判断神经网络的形成。因此这项技术的发明为神经生物学研究提供了一个全新的技术平台,， 是一项基础性的突破。　　

李凌博士本科毕业于浙江大学生物系,，曾在中科院进行分子生物学方面的研究。由于在此期间的杰出表现，李凌获得了在MIT  Whitehead研究所的工作机会,  进入到美国著名生物学家，美国科学院院士Harvey  Lodish的实验室。在Lodish实验室的短短两年期间，李凌发表了2篇文章。其中一篇发表在Science上的学术论文被评选为2004年十大科学研究成果之一，该项成果为干细胞中microRNA的研究奠定了基石。其后,  李凌进入Stanford大学生物学系进行深造和研究， 并于2005年加入到美国著名神经生物学家，霍华德休斯医学院顶级华人科学家骆利群的实验室，  开始了对哺乳动物神经网络的研究。在此期间，李凌及其同事发现， 目前的神经网络研究极大地受限于神经细胞标识技术：由于无法清晰地标识出单个神经元细胞，人们无法准确地观测神经细胞之间的连接，从而无法深入地研究神经网络。因此寻找到单个神经元细胞的标识方法成为该领域研究的突破方向。

据李凌博士介绍，单个神经元细胞及其突触可视化是通过转基因的方法，在老鼠基因组中插入多个不同的外源基因片段，从而使得老鼠体内少数的神经元细胞及其突触发出红，绿荧光。神经生物学目前所用方法只能够拍摄出大量神经元细胞云集在一起的二维照片，而将单个的神经元细胞三维可视化后，人们可以清楚地观察某一个神经元细胞和其它神经元细胞的连接情况，以及神经突触的分布情况。李凌博士说“以前的方法就好像从远处拍摄一幅普通的森林照片，繁茂的枝叶以及树与树之间的纵横交错让人无法分辨出单个的树木，也无法详细地研究树枝之间的交错。而新的方法就象是在近处拍摄一棵树木的三维照片。这种近景三维照能够清晰地显示出这棵树的大小，高度，每个枝节甚至是树叶的形状等等。”该项技术还有一个很有意义的功能：老鼠能够通过饮用某种特殊的“饮料”来暂时关闭外来基因在其体内的表达。人们可以借助这项功能来研究转基因对老鼠的影响。

李凌博士及其同事已经利用该技术对老鼠小脑进行了初步研究，结果显示老鼠小脑中的granule  cell的突触密度比人们以前的估计高出一倍，也就是说老鼠小脑中的神经网络比以前的估计还要复杂。这一发现也为一个长达三十年左右的神经生物学争论提供了有效的解决方案，从而画上句号。  目前，世界最著名的生物制药公司Genetech已经向斯坦福大学购买了此项技术，并已开始将其用于对人类神经系统疾病及相关药物的研究和开发。