科学家可能找到了逆转大脑衰老记忆衰退的方法

在两项互补研究中，农业与生命科学学院动物科学系副教授蒂莫西·贾罗姆（Timothy Jarome）及其研究生利用先进的基因编辑工具，靶向老年大鼠的特定分子变化，成功改善了它们的记忆能力。大鼠常被用作研究记忆如何随年龄衰退的模型。

同时任职于神经科学学院的贾罗姆表示：“70岁以上人群中，超过三分之一受记忆衰退影响，这也是阿尔茨海默病的主要风险因素。这项研究表明，记忆衰退与特定的分子变化相关，这些变化可被靶向研究。如果我们能在分子层面理解其驱动因素，就能开始弄清楚痴呆症中出现的问题，并最终利用这些知识指导新的治疗方法。”

### 调节海马体和杏仁核中的记忆通路
第一项研究发表于《神经科学》（Neuroscience），由贾罗姆和博士生裴艺恩（Yeeun Bae）领导，研究人员探究了一种名为K63多泛素化的分子过程。该过程类似一种标记系统，指导脑细胞内蛋白质的行为。当其正常运作时，有助于神经元有效沟通并形成记忆。

研究人员发现，衰老会改变大脑两个重要区域的这一过程。在负责形成和提取记忆的海马体中，K63多泛素化水平随年龄增长而升高。利用名为CRISPR-dCas13的基因编辑系统，研究团队降低了这些水平，并观察到老年大鼠的记忆有所改善。相反，在对情绪记忆至关重要的杏仁核中，K63多泛素化水平随年龄增长而降低。当研究人员进一步降低这一活性时，记忆能力也得到了改善。

贾罗姆解释道：“这些发现共同揭示了K63多泛素化在大脑衰老过程中的重要作用。在这两个区域中，调节这一分子过程都有助于改善记忆。”

### 重新激活休眠基因以改善记忆
第二项研究发表于《脑研究通报》（Brain Research Bulletin），由贾罗姆和博士生香农·金凯德（Shannon Kincaid）领导，聚焦于IGF2——一种已知支持记忆形成的生长因子基因。随着大脑老化，IGF2在海马体内因化学沉默而活性下降。

贾罗姆说：“IGF2是我们DNA中少数印记基因之一，即它仅从一个亲本拷贝表达。当这个单拷贝随着年龄增长开始关闭时，你就失去了它的益处。”

研究团队发现，这种沉默通过DNA甲基化发生——这是一种自然过程，会给DNA添加化学标签，从而关闭基因。利用CRISPR-dCas9基因编辑系统，他们移除了这些标签，成功重新激活了IGF2。基因重新开启后，老年大鼠的记忆显著改善。

贾罗姆说：“我们基本上重新开启了这个基因。当我们这样做时，老年动物的表现要好得多。尚未出现记忆问题的中年动物未受影响，这表明时机很重要。必须在问题开始出现时进行干预。”

### 多种分子系统影响大脑衰老
这些研究共同表明，年龄相关的记忆衰退并非由单一原因导致，而是涉及随时间变化的多种分子系统。

贾罗姆说：“我们倾向于一次研究一个分子，但现实是许多事情同时发生。如果我们想理解为什么记忆会随年龄衰退，或者为什么会患上阿尔茨海默病，就必须着眼于更广阔的图景。”

### 研究生主导的合作研究
这两个项目均由贾罗姆实验室的研究生主导，并与罗莎琳德·富兰克林大学、印第安纳大学和宾夕法尼亚州立大学的合作者共同开展。裴艺恩领导了K63多泛素化研究，香农·金凯德领导了IGF2项目。

贾罗姆说：“这些项目代表了我们研究工作的核心——研究生主导的合作研究。我们的学生深度参与实验设计、数据分析，并帮助塑造我们追求的科学问题。”

该研究得到了美国国立卫生研究院和美国衰老研究联合会的资助。

贾罗姆补充道：“每个人随着年龄增长都会有一定程度的记忆衰退，但当衰退变得异常时，患阿尔茨海默病的风险就会上升。我们了解到，分子层面发生的一些变化是可以纠正的——这为我们提供了潜在治疗的前进道路。”