科学家可能发现了大脑自身的"记忆开关",表明年龄相关遗忘并非不可逆转。弗吉尼亚理工学院的研究人员证实,记忆衰退与大脑特定分子变化相关,精细调节这些过程可显著提升记忆功能。
在两项关联研究中,农业与生命科学学院动物科学系副教授蒂莫西·贾罗姆及其研究生团队运用先进基因编辑技术,针对年龄相关的分子变化进行干预,成功提升了老年实验对象的记忆表现。实验以大鼠为模型,因其记忆受衰老影响的机制与人类高度相似。
贾罗姆同时兼任神经科学学院研究员,他指出:"超过三分之一的70岁以上人群受记忆衰退困扰,这是阿尔茨海默病的主要风险因素。本工作表明记忆衰退与可靶向研究的特定分子变化相关。若能理解其分子层面的驱动机制,我们便能揭示痴呆症的病理根源,并最终指导新型治疗方法的开发。"
针对两大关键脑区的记忆衰退干预
首项发表于《神经科学》期刊的研究由贾罗姆与博士生尹恩·贝主导,聚焦K63多聚泛素化机制。该分子过程如同大脑蛋白质的"信号标签系统",正常运作时支持神经元间通信并促进记忆形成。
研究团队发现衰老会干扰大脑两大关键区域的该过程:在负责记忆形成与回忆的海马体中,K63多聚泛素化水平随年龄增长而升高;研究人员运用CRISPR-dCas13 RNA编辑系统降低该水平后,成功提升了老年大鼠的记忆表现。
在主管情绪记忆的杏仁核中,K63多聚泛素化水平随年龄增长而下降;研究人员进一步降低该水平后,同样增强了老年大鼠的记忆能力。
贾罗姆表示:"这些发现揭示了K63多聚泛素化在大脑衰老过程中的关键作用。在两个脑区中,调节这一分子过程均有效改善了记忆功能。"
激活支持记忆的基因
第二项发表于《脑研究快报》的研究由贾罗姆与博士生香农·金凯德主导,聚焦支持记忆形成的生长因子基因IGF2。随着大脑衰老,海马体中该基因因化学沉默导致活性下降。
"IGF2是我们DNA中少数印记基因之一,仅表达自单亲拷贝,"贾罗姆解释道,"当这个单拷贝随年龄启动关闭,其益处便会丧失。"
研究发现该沉默源于DNA甲基化——化学标记在基因上累积并使其关闭的自然过程。研究人员运用精准基因编辑工具CRISPR-dCas9清除这些标记并重新激活基因,使老年大鼠记忆功能显著改善。
贾罗姆指出:"我们本质上重启了该基因。实施后,老年实验动物表现大幅提升。而尚未出现记忆问题的中年动物未受影响,这证明干预时机至关重要——必须在功能异常初期介入。"
两项研究共同表明,记忆衰退并非单一分子或通路所致,多个分子系统可能共同影响大脑衰老过程。
"我们习惯逐个研究分子,但现实是多重变化同步发生,"他强调,"若要理解为何记忆随年龄衰退或为何发展为阿尔茨海默病,必须审视更宏观的图景。"
协作式研究生主导研究
两项研究均由贾罗姆实验室的研究生主导,并获罗莎琳德·富兰克林大学、印第安纳大学及宾州州立大学科学家协作支持。动物科学系博士生尹恩·贝主导K63多聚泛素化研究,同项目博士生香农·金凯德主导IGF2研究。
贾罗姆表示:"这些项目体现了我们研究的核心特征——研究生主导的协作模式。学生深度参与实验设计、数据分析及科学问题的构建。"
本研究获美国国立卫生研究院与美国衰老研究联合会资助。
他总结道:"人人随年龄增长都会出现记忆衰退,但当其异常时,阿尔茨海默病风险将上升。我们发现部分分子层面的变化可被修正——这为潜在治疗指明了方向。"
参考文献:
"海马体与杏仁核中蛋白酶体非依赖性K63多聚泛素化的年龄相关失调",作者尹恩·贝、哈什尼·文卡特等,2025年6月14日,《神经科学》。
"雄性海马体中Igf2的DNA甲基化增加调控年龄相关的突触可塑性与记忆缺陷",作者香农·金凯德、考特尼·P·斯蒂克林等,2025年8月11日,《脑研究快报》。
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