(中科院上海药物所)
总的来讲,神经科学的发展有跨学科发展的特点。六十年代开始,美国许多大学都设立了神经科学系,美国每一年暑假中都有专门培养神经科学研究人才的训练班。现在科学的发展已到这样一种程度:一个人老是盯着自己的学科简直没有办法,非得要跨学科,和大家一起做。因为一个人的领域可能还是很窄的,但要听得懂人家讲的东西,这样才能汲取别的学科的知识,使自己的工作得到启发。人才的培养也是如此。如美国麻省的伍兹霍尔,它每年夏天有为期三个月的密集性课程(Intensive Course),只收十几个人,经严格挑选,课程中既教形态,又教电生理,神经化学,什么都教,这样培养出来的人才是真正的神经科学家。这种人才是很需要的,他能沟通各个分支学科,这是一种趋势。我们上海分院今后也应按此方向努力。今后新的一代神经生物学家要从基因、分子遗传学直至行为科学都要懂,这是今后的发展方向。六十年代创刊的神经科学杂志,编委会仍按神经生理学、神经药理学等来分,但八十年代创刊的神经科学杂志是按层次来分的,分成分子、细胞、发生、系统、行为,这里面传统的学科打破了。常常是一个人又做形态,又做生理、生化,这是一种新的趋势。
大家知道,在分子神经生物学方面,五十年代开始的神经递质的研究发展得很快。已知的神经递质有十多种,如乙酰胆碱,多巴胺等。它们的合成、释放、灭活、代谢的转化更新率都已搞清楚了,对每一阶段的酶也都提纯了。七十年代初,由于多肽化学的发展,搞清了许多肽类的结构,开始了神经肽时代。现在经过10年左右已发现了30种以上的神经肽,脑内的活性物质已发展到40多种。在此基础上提出了神经调制物概念(modulators),因为神经肽作用开始得较缓慢且持久,主要起调制作用。其后由于组织化学的发展,发现同一种经元中可以有两种以上的活性物质共存;可以是一种神经肽加上一种经典的神经递质,也可以是两种或两种以上的神经递质。这样就动摇了传统的认为一种神经元只有一种神经递质的Dale法则。这种共存现象肯定是有生理意义的。譬如,在外周乙酰胆碱的神经末梢上,它同时分泌VIP和乙酰胆碱,它们互相配合得很好。一是作用在血管上,一是作用在腺体上,促使唾液腺分泌。
与此同时,受体方面的研究也在七十年代开始。受体的概念很早就提出来了,很早就发现了一些受体的阻断剂(拮抗剂),但对其作实质性研究则在高比度同位素标记配基出现后才大大加速。现在翻阅“神经科学”杂志上的广告,每一种受体都有各种特异性的配基。受体分型,分成许多亚基,越分越细,这对于药物的寻找是很有意义的,可以合成更有选择性的、副作用更小的药物。很多药物,我们过去知道它们选择性很强,猜想它有受体,后来通过放射受体法的研究,证实确有受体。然后又因受体不会天然就存在于机体内去接受外来药物,必然有内源性的配基,由此发现了内源性配基,如内啡肽的发现。现在安定类的药物证明有受体,很多人正在积极研究这种受体的内源性配基,这是发现新活性物质的一个途径。在受体的纯化方面,我们知道胆碱能的N受体已经提纯,它有五个亚基。这些亚基的氨基酸序列也搞清楚了。受体还可重组到细胞膜,并且有功能。配基和细胞膜作用后,如何导致细胞发生一系列的生理变化,涉及到第二信使的研究。譬如我们知道cAMP,cGMP,Ca++等,是第二信使,它们又激活各自相应的蛋白激酶,这些蛋白激酶又催化它们的底物磷酸化。磷酸化了的蛋白能发挥功能性变化;有些打开离子通道;有些关闭离子通道;有些是一种递质合成酶;有的和轴浆运行有关;有些和神经递质的释放有关;有些则和神经突触后电位的产生有关,甚至和神经细胞形态的维持有关,而且和学习、记忆有关。我们往往是先知道一个生理作用然后去分析其物质基础,现在有一种新的趋势,就是先发现一种物质,然后去探索其功能。譬如蛋白质磷酸化已发现许多新的蛋白质,而尚不知其功能。
在神经系统研究过程中,往往利用各种毒素,这也是分子神经生物学中很重要的方面。大家知道银环蛇毒对于胆碱能受体的研究、河豚毒素对于离子通道的研究都很有价值。从植物里也可以分离到许多毒素,譬如驱蛔虫的药使君子氨酸,发现是Glu受体的配基。这个化合物最初是我们所里搞到的,结构也是我们测定的,但我们未研究它对神经系统的作用,结果给日本搞出来了,现称为Q受体。从植物里也可以分离到许许多多活性物质。我觉得这方面中国可能做出特色,因为中国有许多特有的动植物资源。
近年来单克隆抗体方法对神经系统分子水平研究助益很大。这种方法不仅能制备纯的抗体,而且对未提纯的抗原也能制备纯的抗体。现在许多人把脑子的某一区域做成匀浆,去免疫得到单抗,然后再用这种抗体反过来研究神经系统,发现有些抗体果然标记特殊的神经元,因而又可以反过来研究这种特异的抗原。单克隆抗体是分子神经科学中很重要的方面。
最后就是重组DNA技术。这是近年来发展最快,分子遗传学和神经科学杂交的最有前途的领域之一。现在许多多肽激素和神经肽的前体都已用这一技术搞清楚了,而且发现过去以为是无关联的神经肽,原来发源于同一前体。这种前体在脑子的各个部位加工不一样,得到的最终产物也不一样,究竟是什么因素在调节它,都是值得研究的问题。用重组技术研究前体过程中,又发现了许多新的神经肽,即从一个前体中发现了未知的片段,经部分合成后得到片段,作为抗原来制备抗体,再用这种抗体去研究脑子中是否真正存在这种新的活性物质,从而发现了许多新的神经肽。最近几年来发现的神经肽都是基于DNA重组技术,说明这种技术威力很大。亨丁顿氏舞蹈病的基因现已克隆出来,将可能用它的分子探针来诊断。这种病据说是要成年后才产生,所以有病的患者可以生育,他生育的第二代可能又得病,假如能早期诊断,就可禁止这类患者生育。很多神经系统遗传疾病都可用分子遗传学的方法来研究。