一.神经干细胞
我对成年生物大脑内的新神经元生成－－adult neurogenesis一直很有兴趣。正好看到有人提这篇文章，我就把我的理解说说，来个journal club。欢迎专家使劲砸。
Nature Neuroscience - 10, 355 - 362 (2007)
Published online: 4 February 2007;
Preferential incorporation of adult-generated granule cells into spatial memory networks in the dentate gyrus Nohjin Kee, Cátia M Teixeira, Afra H Wang & Paul W Frankland
文章的介绍提到，以前发现成年动物，比如小鼠和人，大脑的海马里可以不断的产生新神经元。成年大脑可以不断产生新神经元的部分有三个，海马的dentate gyrus, 嗅球，和SubVentrivular Zone，SVZ在大脑皮层下面，这个区域也是在大脑发育早期，整个大脑皮层兴奋性神经元的发源地。
发现了成年大脑可以产生新神经元后，大家都很兴奋，看来大脑修复有望。然后接着有人发现，锻炼身体，给动物一个新的环境，更多一些的玩具，以及种种其他的刺激可以促进产生新的神经元，但是请注意，这里矛盾很多，并没有大家都接受的结论。除了自然过程之外，疾病治疗中使用的某些强力刺激，比如治疗癫痫的
强力电击，也可以促进新神经元产生，这些背景就不多说了，有兴趣者可以看看一篇science上的小文章，Is more neurogenesis always better?
www.sciencemag.org/cgi/content/full/315/5810/336
先说说神经干细胞研究的技术难题，你如何跟踪新生成的神经元？这里推荐大家看Fred Gage实验室几年前的一篇文章，2002 Nature, functional neurogenesis，非常令人赞叹, 他们设计了一种逆转录病毒携带GFP的标记技术，仅仅标记发生过细胞分裂的神经元， 原理是，只有在细胞分裂的时候，细胞核会解开，那么逆转录病毒载体上的GFP就能得以表达，然后你看到的绿色神经元，就是发生过细胞分裂的，那么就是新
生成的神经元喽。在那之前，所有的标记新神经元的方法都是用BrdU来标记复制中的DNA，优点是只染细胞核，在细胞体如蜘蛛网一样密集的大脑里只染细 胞核，NICE！缺点是必需固定组织后才能看到，那么就无法观察活的新生成神经元。02年他们把这个做出来以后，就可以在活体动物大脑切片中，用电极插
在绿色神经元上，观察新生成神经元的种种电学性质。这种方法仍然有一定的缺点，因为需要体外培养细胞先把病毒做出来，然后用成熟的病毒颗粒打到大脑里去，新神经元被标记需要等24h或更久，这样带来一定的创伤性，如果之后要做高等认知功能的测试的话，可能会有问题。
回到这篇文章上来，这篇文章究竟想研究什么问题呢？
在成体神经干细胞研究领域有一个圣餐杯，Holy Grail. 这个问题是整个神经干细胞研究的核心，说它存在吧，每个人都认为它存在，但是谁都不能 证明它确实存在，只是相信，它应该存在，真象传说中的圣餐杯一样。
二.圣餐杯 上
这个圣餐杯就是，成体大脑内的新神经元生成过程究竟有什么用？比如说生理状态下的新神经元生成是否对高等认知功能，例如学习和记忆有贡献？这也是这篇文 章进行研究的问题。
最简单直接，也是最令人信服的方法是Loss Of Function, 将新神经元生成过程阻断，然后观察对成体动物的高等认知功能有无影响。
已有的证据是，这篇文章的前言提到，很久以前，有人用放射线以及一些影响细胞分裂的药物对大脑照了照和加了加，（我们知道放射性可以杀死分裂中的细胞， 比如肿瘤细胞），然后去作学习记忆测试，发现受影响啦。
第一，这些手段损伤性极大，谁知道损伤了什么其他地方的神经元，而且可能并不能非常完全的阻断成体内的新神经元生成。
第二，他们发现的影响都是一些跟学习记忆无关的功能，比如是一些基本的条件反射，这些条件反射不是由学习记忆的高级中枢海马控制的。
那么究竟怎么来用LOF的方法来研究神经元在成体生成究竟对学习记忆由什么影响呢？
唉，非常遗憾的告诉大家，目前还没有方法，谁能做出令人信服的数据，恭喜你，你将于Fred Gage在某年月日一起分享诺贝尔炸药奖。
我在文章最后会说一说我的ideas, 这里按下不表。
那么这篇文章究竟说了什么呢？说白了就一句话，虽然不知道没有新神经元生成对学习记忆有什么影响，但是发现了，在学习记忆之后，新生成的神经元可以"优 先的"加入到已有的海马区记忆神经元网络中去。好，就这么一句话，我们看看他们怎么证明这个观点。
他们这个研究全是在小鼠的海马区的dentate gyrus里做的，就是三个在成体里还能产生新神经元的地方之一。
首先是标记新生成神经元的方法，他们用了最传统的BrdU，来标记复制的DNA，然后在实验后对小鼠进行解剖后免疫组化，寻找BrdU阳性的细胞。
其次，高等认知的任务，他们用水迷宫，简单的说，头天把老鼠扔到水池子里去，水池子的四周有不同的标记物，让老鼠能看见，然后水池子里，放一个平台，刚 刚没入水面以下，让老鼠看不见，但是站在平台上可以免受水淹之苦。老鼠刚被扔进去惊慌失措，发疯似的到处游，突然，碰到一个平台，开心的爬上去，几回训
练之后，老鼠就学聪明了，看见四周的标记，它就能记住平台在那个位置，再被扔进去之后，不用到处找，很快就能摸到平台爬上去。然后过几天，开始测试，卑 鄙的人阿，把平台给撤了。老鼠游阿游阿，心想，谁把俺的平台给撤了！因为老鼠顽强的根据水池四周的标记物认为原来那个地方应该是有台子的，于是尽管没
有，它也会在那个位置停留大多数的时间。以此来记录小鼠根据标志物进行空间记忆学习的能力和记忆的强度。
已经发现有一些小鼠的突变体是对这些任务不能很好的完成的，详见漫谈大牛之Tonegawa篇。
三.圣餐杯 下
第三点就是这篇文章的核心，此文题目为Preferential incorporation of adult-generated
granule cells into spatial memory networks in the dentate gyrus。刚看到这个题目
的时候，吓了一跳，心想，好sexy的标题！如此重大的发现！翻译成中文就是，成年新生成的神经元被"优先"的整合到空间记忆的海马神经元网络中。
第三点要说的是，他们用什么指标来判断，神经元被整合到了空间记忆的海马神经元网络中。
说到这里，c-fos登场了！当当当当！
c-fos是极早期基因，所谓极早期，就是当细胞受到某种刺激，比如说生长激素，电信号等等。极早期基因在几分钟内就会开始启动转录活动，极早期基因都 是一些转录因子，它们被诱导表达后，会迅速激活它们的目标基因表达，所以它们是细胞受到各种刺激后的快速反应部队。
在体外培养神经元里，将神经元去极化刺激后，用northern的方法，10分钟就能检测到一堆mRNA出来，所以转录启动肯定只需要短于10分钟的时 间。c-fos能被快速诱导是Ziff和Greenberg在80年代初做出来的，做出来之后，令人振奋。Jacob和Monod的细菌基因诱导模型带 来了第一个基因表达的诱导模型，让我们认识到基因不仅仅能编码执行代谢功能的蛋白质，还能编码具备调控基因表达能力的蛋白质。c-fos在80年代初的
发现迅速开启了真核基因表达调控的研究热潮。在此之后的10－15年内，c-fos启动子上的所有序列都被折腾清楚了，所有的转录因子也都被搞清了。
从80－90年代Greenberg在他在Harvard的实验室里继续了c-fos的研究工作，因为他们当初发现在体外培养的神经细胞PC12中，刺 激也能诱导c-fos的表达。那么就是说神经的电信号可能会刺激c-fos的表达。在"从mRNA说起"一文中我提到了对学习记忆功能的研 究，Squire在60年代初就发现阻断基因的表达能够影响动物的学习和记忆，c-fos能被神经电信号诱导的事实，显然就使c-fos成为一个在神经 细胞中研究电信号诱导基因表达的模型。研究它，我们就能知道电信号使怎样诱导基因表达的，研究它，我们就能知道阻断电信号诱导基因表达的过程是否能够影 响学习和记忆。然后最终回答Squire的研究提出的问题，基因的表达怎样对学习的记忆产生贡献。事实上也确实是这样，研究发现c-fos被CREB调 控，被CBP调控，被SRF调控，这些蛋白质对学习和记忆的功能都被人们用各种各样的小鼠遗传学模型进行检测。在热火朝天了被研究了15年之后，基本没 人碰c-fos的转录调控模型了，因为都被研究"透了"。我为什么打引号呢？因为我目前的博士后工作发现，c-fos被神经电信号的调控还远未清楚。原 来的简单模型根本不能说明在神经钙信号诱导c-fos基因表达的时候，基因转录被启动的情况。在钙离子进入神经元之后，在c-fos被诱导表达之前的 30分钟之内发生的事情匪疑所思。
越扯越远了，抱歉。这篇文章里，用c-fos作为一个神经元可以对学习记忆活动产生反应的标记。
先让小鼠进行空间学习和测试（就是水迷宫）的任务，之后马上检测小鼠海马区dentate gyrus的c-fos表达，发现一些神经元，请注意，一 些！不是全部，这个一些仅仅是1－2％而已，这1－2％的神经元可以表达c-fos，用免疫组化检测呈阳性。然后，这篇文章就认为，这些表达了c- fos的神经元就是所谓的海马空间记忆网络，spatial memory networks. 看到这，我晕倒了。
没有任何证据证明这1－2％的c-fos 阳性神经元是空间记忆网络，如果要证明这一点，必需将这些能够对学习记忆的活动表达c-fos的神经元特异性 的剔除，或者让它们不能活动，或者让它们不能参与海马的神经活动，然后再看小鼠的学习记忆，受了影响，这才能说，这些能对学习记忆的活动产生反应，表达 c-fos的神经元可能组成了空间记忆网络。
四.抽丝剥茧 上
终于可以说到文章的数据了。我发现我真的非常啰嗦也。
最后再多说一句，刚刚看文章的时候发现，此文章的通讯作者原来是我崇拜的偶像之一Silva的博后，有关Silva见Tonegawa一文。而且这个 paul Frankland在Silva实验室做的非常棒，发表了一篇Nature, 一篇Science，第一次在分子和细胞水平证明了，长期记忆 可能储藏于大脑皮层中。关于长期记忆和短期记忆的讨论，我在Talk to Tim Tully一文中会详细讲解，构思中，敬请期待。
这篇文章所有的重要数据全集中在Figure 1中，而且最重要的数据仅仅是Fig 1h, 就这一个panel，是这篇文章最重要的数据。我们把这个 Figure 1讲清楚了，这篇文章也就理解了。
开始最常规的journal club八股文，Fig 1a, 讲他们怎么做这个学习和记忆的测试，用BrdU标记新生成神经元，然后进行水迷宫测试， 然后牺牲小鼠，进行免疫组化，检测大脑海马区中的神经细胞。为了最后方便比较，他们将标记和最后检测的时间间隔固定，10周，这一固定，就混乱了。我花 了好久才理解这是怎么回事。
比如第一行，我们看到，标记后1周就进行学习走水迷宫，学会了以后，9周后进行测试，测试的结果在Fig 1b, 你可以看到小鼠学会了，仅仅在原来放 平台的地方游来游去，原来放平台的地方成为目标区，target zone,定量分析表明，在目标区停留时间显著高于其他地方，在目标区停留的时间超过 30％，显著高于其他区域，5％左右。然后，他们在分别标记的2，4，6，8周后，进行学习，停留一段时间后进行测试，然后检测。问题就出来了。
我们将第1行和第5行进行比较，第一行是标记1周后学习，等9周后测试，第5行是标记8周后学习，然后等2周，测试。
第一个问题，他们学习与测试之间的间隔不一样，会不会影响最后的结果，比如说刚学了就考试，当然记住的多一些了。他们没有提，但我们比较他们的数据，在 Fig1b里，第1行的定量数据是33％，而第5行的已经升高到41.7%了。看来刚学了就考试确实不容易忘。这一点不影响文章的观点，暂时忽略。
第二个问题，标记1周后，和标记8周后，这些新神经元究竟有多少能够被加入到成年大脑海马的神经元网络大家庭中去。这两种情况下，被加入到成熟神经元网 络中的新神经元一样嘛？
这是他们希望说明的问题，在BrdU标记后，需要至少6周的时间，被标记的神经元才能被整合到成熟的神经元网络中去。
在说明这个问题之前，有一个技术问题需要探讨。这种注射BrdU的方法，究竟对新生成神经元的标记能力有多强，效率多高，有没有副作用？效率问题，通过Fig1f，可以看到他们发现被标记的细胞在一个海马里大概有333个左右。效率多好？我不知道。就当他不错吧。然后有没有副作用？有，肯定有。
一般的培养细胞系，如果你加BrdU进去，BrdU是一个DNA碱基类似物，能看不能用。DNA是被标记了，然后细胞周期马上就停下来了，因为细胞自己检测到外人进来了，DNA被掺入了不该掺入的东西，细胞自己企图修复，肯定是没戏的，被掺了太多没法修，细胞一恼火，老子死给你看！就调亡了。所以培养细胞里，BrdU最直接的作用是可以使细胞调亡。这里再多插一句话，我的博士论文的课题就用到了brdU，我们想看培养细胞在发生分化之前究竟有没有发生细胞分裂，我苦思冥想，没有办法，用brdU?我对导师说，别人都说brdU会使细胞调亡阿，导师说，我们还从来没有在我们的细胞里试过，试试再说，
一试，成了，因为我们的细胞是诱导分化的细胞，最多还只有1－2轮细胞周期，发现brdU的毒性完全可以忍受，细胞就带着毒药分化成了我们的终端目标，
我们证明了没有经过细胞分裂的细胞，就是brdU阴性的细胞，也能完全分化。然后我就开心的毕业了。
回到这篇文章的技术问题上来，注射BrdU究竟对小鼠的学习记忆任务有没有影响？有！
作者很老实，没有隐藏这个数据，只是把这个数据放在了补充数据的最后一个 Supp Fig7，你只能在网上下载下来，然后很耐心的看到最后一个补充数据的时候，才会发现。而且作者还起了一个不相关的名字。
五.抽丝剥茧 中
这个补充数据是标记1周后学习，仅仅隔一天就进行测试，应该是学习最强的了，结果水迷宫数据仅仅为25％！而Fig1a第5行，标记8周后，隔1周进行测试，能达到42％。我们可以想象，如果标记一周后学习，隔一周进行测试，水迷宫数据还会更低！如果把标记1周后学习，隔1周进行测试，和标记8周后学习，隔1周进行测试的数据放在一起，我们完全可以得出另外一个与本文毫不相关的结论，在一周内注射BrdU造成了某种创伤，显著抑制小鼠水迷宫任务的学习。
Fig1a第1行的为什么后来还能达到33%呢？因为学习后小鼠休息了9周才进行测试。大脑自己修复了？
那作者列那最后一个补充数据是想说明什么呢？他们的supp fig7的标题是，一周年龄的新生成神经元不能被加入到空间记忆网络中。
将他们的核心观点放到现在说真是搞笑，他们认为，brdU就可以标记新神经元，注射后一周，这时候你看到的brdU阳性细胞就是一周年龄的神经细胞。在学习水迷宫的时候，大脑的海马会积极开动，将外界的信息转化为神经信号，并储藏起来。这个过程就可以被c-fos标记，因为神经元在历经这个过程后，神经信号会兴奋，会激活c-fos的表达。然后你如果发现这些被BrdU标记的新生成神经元经过学习记忆可以表达c-fos，那么就说明这些新生成的神经元加入到了成熟的神经元网络大家庭中，而且还是分管空间记忆的网络。
然后他们将BrdU标记一周后的老鼠去做学习和测试，最后在海马里中没有检测到BrdU和c-fos都成阳性的细胞，所以刚生成一周的新神经元不能加入空间记忆网络中。
Fig1C,D 给出免疫组化的图片，经过学习后会发现fos阳性的细胞，被标记后会发现BrdU阳性的细胞，那么只有在标记6周后学习才能检测到BrdU和fos都呈阳性的细胞。
Fig1E，在这5种不同的标记情况下，海马DG中检测到的fos阳性细胞是数量不变的，Fig1F，这5种标记情况下，被标记的神经元数量也是基本不变的。
Fig1G,在标记6周后，进行学习和测试，BrdU和fos共阳性的数量最多，Fig1H,在标记6周后学习测试，全体神经元中表达fos的比例为2％，而在新生成神经元中，fos阳性比例超过4％。所以，用brdU标记后6周进行学习任务，大脑海马里新生成的神经元中对学习活动产生反应的比例高于全体神经元（包括成熟的和新的！）中对学习活动产生反应的比例。
所以，新生成的神经元被"优先"的整合到了空间记忆网络中。
现在我们自己来分析一下，我们就拿6周的数据分析，他们指出是最显著的数据。标记6周后学习，等4周后考试，考试完90分钟后检测海马dentate gyrus中BrdU和fos分别和都呈阳性的神经元。
我的第一个问题是，这个水迷宫任务究竟能够诱导多少神经元表达fos？他们把这个数据放在补充数据里，补充数据supp Fig2。经过学习任务后，能够将海马DG区中的fos阳性神经元数目加倍。从Fig1e里的数据，我们看到学习后总共的fos阳性神经元为7670个，他们没说，我拿尺子量出来的。好，那海马的DG区总共有多少神经元呢？从Fig1h，我们看到fos阳性神经元占总数的2％，反算一把，我们知道他们统计的神经元总数是
~380000个。他们的核心观点是学习后，新生成的神经元优先进入神经元网络，唉，我还是用大白话来说，小鼠在经过学习任务后，新生成的神经元优先对学习记忆的活动发生反应，表现为表达c-fos。我们先不说这表达c-fos是否能够代表神经元发出了某种反应，以及没表达的是不是就没发生反应。
我们单单看一看，他们能否说明他们自己的观点。
六.抽丝剥茧 下
从fig1f我们知道，标记后6周，在海马DG区可以留下大概333个被标记的神经元，他们应该是标记以及之后才发生细胞分裂而产生的新神经细胞。那么标记6周后，经过学习，他们中多少能够对学习诱导的神经活性发生反应呢？从Fig1h中，我们可以看到是4－5％，算16个。
好，就是说经过学习，在小鼠海马DG区的总共380000个神经元中，有7670个神经元能对学习活动发生反应而表达fos，而在学习任务之前的6周之内新产生的333个神经元中，有16个可以对学习活动发生反应而表达fos.16/333＝5％>>7670/380000＝2％.所以，新产生的神经元可以优先的加入到成熟神经元网络中去。
（值得指出的是，所以BrdU阳性的神经元10周后也会表达成熟神经元标记NeuN，而被记入成熟神经元。见补充图5。）
他们能否自圆其说呢？
在fig1h中，他们画了一条上升的曲线，代表标记后的不同时间进行学习，如果间隔太短，新神经元来不及成熟，所以就不能在学习的时候对神经活性产生反应表达fos。所以这条曲线当然是上升的，但并不能说明新细胞就优先的产生反应的道理。fig1h的另外一条线是fos阳性细胞占总数的比例，不变，不管你在什么时候加brdU标记，学习后海马DG区的fos反应不受明显改变。由于他们的样本量非常大，38万个，所以这条线几乎没有标准差，好看的很。
不幸的是，上升的曲线error bar实在是不小。样本量300多，凑合了，说明fos+BrdU双阳性细胞的数据浮动还是很大的，不奇怪，最显著的才16个，多一个少一个，这差异就上去了。
我个人，不认为，能通过16/333>7670/380000来说明这么一个重要的观点，新的神经元就优先的产生反应。这16个能对学习产生反应的新神经元，仅仅占能对学习产生反应的神经元总数7670的0.2%，差了三个数量级。
下面简单的说一下这篇文章的几个图，图2，做了另外一个极早期基因Arc，也是用差三个数量级的数据进行比较。图3，这个学习不会刺激嗅球中增强fos表达，当然了，老鼠不靠鼻子来判断水下的平台在那里。图4，太年轻，一周的新神经元不会被学习活动诱导fos，哼，BrdU的副作用我还没问你呢。图5，又把实验无聊的重复了一边，学习后在加brdU标记的话，标记的新神经元也没有反应，这到还有点意思，说明是学习的时候大脑活动诱导的活性刺激新神经元表达fos。
图6，final!又，为什么要说又呢，又起了一个特别sexy的名字，可惜这个图说的观点跟本文核心观点一点关系没有。他们用一个CaMKII的突变，这个突变以前就是本文通讯作者的博后老板最早发现的。这个突变小鼠学习记忆受损，他们发现这个小鼠记不住水下的平台在什么地方，海马中的表达fos的神经元也大大下降，不奇怪，一个这个CaMKII是神经活性刺激神经元细胞内部活动的重要开关，如果它坏了，当然神经元就不能对正常的生理过程产生反应了。作者们无聊的证明这个突变小鼠的新神经元产生过程并不受影响，然后因为总共的fos阳性细胞少了，当然新神经元中能对学习活动产生反应的fos细胞也就少了。我实在不能认为这跟证明这篇文章的主题有什么关系。
七.踏上征途
光argue不算本事，人说了，不管怎么说，我做出来了，你说这样做不行，那你说怎么办？
怎么办呢？不好办，用这种BrdU标记的方法标记的333个新神经元在经过学习记忆任务后，撑死也就才16个能表达fos。效率太低！是因为新神经元本身就很难成熟嘛？不是，这篇文章也提到BrdU标记的新神经元最后超过90％都能变成成熟的神经元可以被NeuN标记。那么就是说这个水迷宫的学习任务本身就不能在海马的dentate gyrus内激活很强的神经活性反应。在随着作者的思路，企图确定学习活动后，新的神经元和老的神经元，那个更容易发生反应（"加入空间记忆网络"中去） 之前。让我们回到问题的本源。
说到这，我有一个听上去特土的问题，如果能对学习产生反应的新神经元真是他们记录到的16个，那么这16个新神经元相对于整个海马DG区能对学习产生反应的7670个神经元，简直是沧海一粟。这16个新兵对大部队有啥影响？如果没有什么大影响，那我们折腾他们干什么？
在没有确定新生成的神经元对学习和记忆过程有什么影响之前，研究学习活动可以怎样促进新神经元
整合到成熟网络中去是一个非常奇怪的问题，当然我们需要文章，研究生需要毕业，博后需要找工作，我们可以装傻，新神经元产生当然是有重要功能的了，很可能是对学习和记忆有贡献的，你敢说圣餐杯不存在嘛？
但是，如果新生成的神经元对学习和记忆，不说远的，就是如果对他们用的水迷宫检测的空间记忆没什么贡献，这个研究本身就会扔到废纸堆里去。这种可能性是50％，不会因为你长得帅而变成51%。
让我们踏上征途，看看究竟怎样来研究新神经元在成年大脑海马里的生成对学习和记忆和其他高级认知活动有没有影响。
去年4月份的时候，老蒲的得意门生之一，Song Hongjun来访问，给了一个报告，讲他们一个非常漂亮的工作。他们人为的干扰这些新生成神经元的成熟过程，发现影响发育中的一个开关后，让神经过早成熟，结果这些早熟的新神经元不能真正的成熟而加入到成熟的神经网络中去，这里他们全是用的非常PP的电生理手段来检测神经元是否成熟，是否能够接受其他神经元的刺激，等等，比只看fos的水平令人信服多了。他给完talk之后，我就问了一个问题，能否用这个方法来研究神经干细胞在动物高级认知功能的作用？他说Fred Gage已经开始做了。
因为成年体内的新神经元生成的功能研究中一个非常重要的考虑是不能干扰正常的成熟神经元生理功能。Hongjun的研究提供了一个手段，抑制一个基因的表达NKCC1，可以使新神经元早熟而失去正常的生理功能。这个成熟过程，每一个神经元都会经过，在成体大脑内，在成熟神经元内再抑制NKCC1，应该不会有任何作用了，那么就会仅仅针对于新产生的神经元。等下，对于成熟神经元中抑制NKCC1究竟是不是按推理没有明显的影响我并不知道有没有数据支持，仅仅推理而已。
那我们就让NKCC1特异性的在成年小鼠的大脑海马区中消失！
这个时候，成熟的神经元都没事，而新产生的神经元由于失去了这个基因，会很快早熟，而不能执行正常的生理功能。然后再对小鼠，就可以想干什么干什么了，看看对学习，短期记忆，长期记忆，blah, blah, blah.
这个东西已经不是梦想了，现在的技术手段完全可以实现，本着老蒲 Ideas are cheap！的原则，我把技术上怎么实现说一下，各位谁有兴趣回去做出来，发了CNS，找到了工作，或者Nobel炸药奖，别把我忘了，虽然俺只出了主意，没啥大credit，如果Nobel lecture能提我一句，我这篇又臭又长的文章也算没白写。
首先用loxp flox NKCC1的基因，构建一个gene targeting mouse line.
第二个转基因line，或者knock in line, 设计让Cre-ER在海马DG区特异性启动子驱动下表达，现在已经有的CaMKII，synapsinI启动子都能用，不太好，prox1是海马DG区特异标记，如果能找到这种基因，做个转基因或knock in，就perfect了！基因如果是单exon的，像odorant receptor那样，内源基因都不用破坏，接一个IRES－Cre-ER就行了。
小鼠长大之后，加tamoxifen诱导Cre-ER作用，在海马DG区特异性的剔除NKCC1基因，all set!
好了，我该打住了，如果有人能有耐心看到这里，我实在是非常敬佩，对于你可以忍耐这又臭又长的文章那么久，敝人非常感激。今天国内正月十五，祝各位人圆月圆，合合满满。
神经干细胞与学习和记忆－－从journal club说起
bbc:科学家让您感受一下“灵魂出窍”
http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/317/5841/1048
http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/317/5841/1096
许多“濒死”的人都有“灵魂出窍”的经历
想在有生之年体验一下"灵魂出窍"或是"魂不附体"的感受吗？科学家现在有可能让你"梦想成真"。
这一研究结果在权威的《科学》期刊上刊登。科学家所做的实验，给这一奇特的感受提供了科学依据。 据悉，每十个人当中便有一人曾有此经历。
两组人通过使用虚拟现实眼镜让大脑产生身体在别处的幻觉。 这个视觉上的幻觉再加上身体被接触的感觉，让自愿接受实验者有了脱离肉身的感觉。 研究人员
说，他们的发现有实际的用途，就是协助电子游戏的进一步开发，让虚拟的真实感更上一层楼，让玩家真的有置身于电子游戏中的感觉。
此外，在医学上，医生可以使用这个技术，凭着控制一个机械虚拟的自己，能在数千英里外替病人动手术。
虚幻的实验
对有些人来说，"灵魂出窍"现象是自然地发生；但有些人却是在"濒临死亡"时才出现这一现象。
其中的一种解释是，这要视乎一个人如何看待他的身体，那些不快乐或与身体接触较少的人出现"灵魂出窍"的可能更大。
来自伦敦大学学院（UCL）与瑞士洛桑联邦理工学院的两个小组相信这一现象可以从神经学角度解释。
他们的研究认为，负责视觉与感官的脑电波之间失去联系，以致出现了"灵魂出窍"的现象。
在瑞士组的实验中，研究人员要求接受实验者戴上视像显示的眼镜站在摄像机前。
从眼镜中，实验者能够看到自己身体的三维影象，看到的是站在自己前面。
当研究人员用笔接触实验者的背部时，志愿者可以在同时或稍晚见到自己的虚拟影像背部被笔触。
志愿者表示，那个感觉像是来自虚拟影像背部被笔触，而不是他们真实的背部被笔触，让他们感到虚拟的身体才是他们真实的身体。
视觉影响
即使摄像机转为拍摄人体模型的背部而不是志愿者的背部，志愿者还是感觉哪个虚拟人体模型就是他们自己。
当研究人员把眼镜的显示关掉，领着志愿者退后几步，然后叫他们返回原来站的地方，志愿者通常就会走过头，返回接近"虚拟自己"的位置。
领导伦敦大学学院研究的埃尔松医生在他的实验中使用类似的装置，发现志愿者有生理上的反应，当他们见到自己虚拟的身体受到威胁，例如看来受到铁锤的攻
击，皮肤出汗便增加。
埃尔松医生说，这个实验认为第一身的视觉观感对体内经验是非常重要的。换句话说，凭眼睛所见"我们就相信我们本身就在那里"。
Neuroscience Lectures
| Tuesday, January 11, 2000: | Lecture 1 | Neurons and Glia |
| Tuesday, January 18, 2000: | Lecture 2 | Membrane Potentials |
| Tuesday, January 25, 2000: | Lecture 3 | Neurotransmitters |
| Tuesday, February 1, 2000: | Lecture 4 | The Central Nervous System |
| Tuesday, February 8, 2000: | Exam 1 | |
| Tuesday, February 15, 2000: | Lecture 5 | Gustation, Olfaction and Vision |
| Tuesday, February 22, 2000: | Lecture 6 | Vision - CNS |
| Tuesday, February 29, 2000: | Lecture 7 | Auditory Systems |
| Spring Break! | ||
| Tuesday, March 14, 2000: | Lecture 8 | Somatosensory Systems |
| Tuesday, March 21, 2000: | Lecture 9 | Motor Systems |
| Tuesday, March 28, 2000: | Exam 2 | |
| Tuesday, April 3, 2000: | Lecture 10 | Chemistry of the Brain |
| Tuesday, April 10, 2000: | Lecture 11 | Emotions |
| Tuesday, April 18, 2000: | Lecture 12 | Brain rhythms and sleep |
| Tuesday, April 25, 2000: | Lecture 13 | Learning and memory |
Tips on doing with protein
我这里好些人都是把蛋白在液氮里冻成小珠子然后放-80的， 用的时候拿一颗。
就是反复冻融是不行的。
那个得小心小珠子沾一起
不过有的的确很脆弱
我的一个酶冻融第一次可以，第二次就over
加甘油可以增加蛋白的稳定性，浓度一般5%-50%，取决于蛋白的性质。
当然也不是一定要放的，有时后续实验里不能有甘油。
Well, I was reading this article by Markram in Nature today. He opened with
the setence, industrialization hit the biological sciences near the turn of
21st century. I think this whole enterprise will look very different in 10-
20 years.
So China could indeed take the labor intensive biology idea and run with it.
I predict that all labor intensive biology will be outsourced to China in
20 years just like manufacturing jobs are outsourced to China now.
High throughput experiments will generate the leads and follow-up
experiments using human labor will be done in China on a massive scale. I
mean, what keeps current biology expensive, namely all those patents etc
will expire soon. Reagents will be cheap and humans will be expensive. So
the key is to build the infrastructure companies in China now to supply
those reagents etc. That will be where I put my money. That's my bold
prediction. :)
基因与记忆之谜
一
序篇
---- 当我坐在苹果牌计算机前，将"记忆（Memory ）" 与"药物（ pharmaceutical）"同时键入雅虎搜索引擎，几秒钟后， 4.7万多个条目被检索出来。这些条目-- 有出售计算机辅助程序以加速学习进程，有出售各种药物以帮助提高记忆能力，有提供新的程式服务以改善老年痴呆症患者的记忆等等 --清晰地给检索者一个印象：人类似乎正面临着一个严峻的挑战，需要以各种可能的方式刺激和提升脑力，增强记忆。仅 1997年，美国就销售出价值 2.4亿美元的银杏树叶提取物，据说这种生长在中国境内的树叶提取物能增强记忆。
---- 环顾四周，一方面，信息潮水般涌来，快得多得令人有点不知所措；另一方面，生活的改善导致人类寿命延长，老年性智力衰退及相关疾病成为越来越大的阴影，每三个80 岁老人中，就有一位老年痴呆症患者，比如美国前总统里根。这些患者甚至忘掉了怎样系鞋带和怎样用刀叉或筷子吃饭，生活不能自理，给家庭和社会带来极大的焦虑和经济负担。
---- 人类能借助药物和遗传学的方法来使自身变得更聪明吗？人类能战胜衰老带来的记忆退化及相关疾病，以获取更好的生活质量吗？在这个系列内，我将讨论基础研究所得到的最新理解，及在这些理解的基础上各大制药公司和新兴起的高科技公司对记忆药物的需求。
---- 在进入专题讨论之前，我想简单地勾勒出当代神经生物学家探索记忆的分子与细胞机制的轨迹，这个过程不仅派生出很有意思的故事，也为讨论作了必要的铺垫。第一次高潮
----1962 年，密歇根大学教授James McConnell 在《神经精神病学》杂志上发表了一篇文章，题目是《通过食肉而达到记忆在扁虫之间的转移》。报告所依据的实验是这样的：先训练一批扁虫学会避光，然后把这些扁虫杀死并切成碎肉，再喂食给一批没有受过训练的扁虫，结果是一些吃过肉的扁虫自动具有了避光性，也就是说经过学习的扁虫通过吞食受训者的肉而获得了受训者的记忆。这个结论对人类的认知方式和能力所具有的潜在意义是革命性的，从而掀起了第一次神经科学的热潮。
---- 美国政府一下就资助了上千个研究计划，以扩展对这个现象的理解。三年后，加州的科学家在最有声望的《科学》杂志上报道，将受训后的大鼠脑中的RNA 抽提出来后，注射未受训的大鼠，这些大鼠于是获得了经过长期训练才能得到的技能。1972 年后，贝勒大学的George Ungar在英国《自然》杂志上发表文章，报告吃食从大鼠脑中提取的一个小蛋白分子能使不同种的小鼠也能获得新的技能。这就意味着所有的记忆是以蛋白分子的形式贮存的，如果想得到某种记忆或新的技能，只需吞食一片相应的含有特定蛋白的药片。
---- 如果这些实验成立的话，我们今天所面临的世界就会大不一样。不过，在Ungar 文章发表不久，人们就找出了这些实验不严格之处，及由此而产生错误结论的因素。
第二次高潮
---- 在20世纪六七十年代期间，另一批科学家采取了不同的方式探索这个问题，这些工作可以归类为两条不同的路线：其一是主要依据于遗传学的方法，其二是利用细胞学的方法，在 90年代，这两类不同的研究汇集在一起，掀起了第二次社会对神经学科的热情，并奠定了我们今天对记忆机制的理解。
---- 在第一类遗传学方法中，开拓者是加州理工学院的Semor Benzer 教授，他曾对经典分子生物学做出里程碑式的贡献，在60 年代末，当经典分子生物学的框架确定后，他便将视野转向行为的分子基础，以果蝇为模型，他的实验室在70 年代中第一次分离出学习与记忆的突变体。每一个突变体中都有一个特定的基因被突变，并因此而丧失了功能，从而导致了记忆能力的明显降低。至今已有十几个基因被证实是与学习和记忆有关的。沿此思路发展，在Cold Spring Harbor 实验室工作的Jerry Yin和 Tim Tally在历史上第一次用遗传学的方法通过调节一个叫作 CREB的基因的功能而制造出聪明果蝇，这个实验和四年后出现的聪明小鼠一起掀起了记忆研究的第二次高潮。这些基因的发现为开展记忆药物提供了坚实的理论基础。
---- 在第二类的以细胞学方法为基础的研究中，哥伦比亚大学的Eric Kandel 教授是以无脊椎动物海兔(Aplysia)为模型的开拓者。因为这个研究，他分享了 2000年的诺贝尔奖。而 Tim Bliss教授则是以脊椎动物大脑中的海马区所发现的一个叫作长时程增强（ Long－ Term Potentiation）的现象为模型的开拓者。
---- 在过去的30年中，对长时程增强的研究成为神经生物学中的一个热点，吸引了大批优秀的科学家。他们的工作使人们对中枢神经元之间的信息传递和记忆的细胞及化学基础的认知有了长足的进展。根据这些研究所建立的假说，普林斯顿大学的钱卓教授和他的合作者用分子遗传学的方法制造了第一只聪明小鼠，从而为人类用药物和遗传工程的手段来调整自身的认知能力的时代的到来拉开了序幕。
---- 在以后的系列中，我将就这些实验带给我们的希望和其中的问题与大家共同讨论。
二
对有超常记忆的人，我们常用"过目不忘"一词来形容。英文则称为 Photographic memory--照相式记忆。有没有"过目不忘"的人呢？《三国演义》里曾提及一位张松，过目一遍曹操的《孟德新书》便能一字不差地背诵下来。有心理学家对生活在 20世纪二三十年代莫斯科的一位报社记者" S"作过研究。 S能记住一切他所听到或看到的细节。十年二十年后，他仍能把某次会议中某人的发言一字不漏地复述出来。 ----按今天的理解，张松和 S的某些基因可能有不同寻常的变异。
为什么是果蝇
---- 理解一个生理过程的分子机理，最有效的途径之一是用遗传学的方法-- 也就是研究基因突变对所感兴趣的生理及细胞功能的影响。比如说，为了理解学习与记忆，我们可以先筛选学习和记忆的突变体。如果能找到突变的位子，即确定所突变的基因，并进而解读出此基因的序列，我们就能了解这个基因所编码蛋白的结构及可能的功能。进一步在生化及细胞水平上研究和对所有可能有关的基因进行研究，就有可能使科学家们重构整个学习与记忆的生化反应过程，从而获得对分子基础的理解。
---- 常用于遗传学研究的动物模型有三种：线虫、果蝇和小鼠。小鼠的讨论放在以后进行；线虫则太笨太简单，不适宜于行为学的研究；果蝇则不同，经过近百年的持续研究，科学家们创造出一套强有力的遗传学和分子生物学的工具与方法，并能"制造"出各种奇异的果蝇来：有脚长在头上的，有没有眼睛的，有眼睛长在翅膀上或脚上的，有"男性"身体加"女性"大脑的，有失眠的，有易醉酒的，有长寿的或短命的，有傻瓜也有"过目不忘"的。其中一些方法也能渐渐地运用于人类了。
过目不忘
---- 现代的研究令人惊异地发现，果蝇爱吸"毒"，饮"酒"，唱"爱情歌曲"，并可能会做"梦"（动眼睡眠）。果蝇能学会辨认"T "与"┻"，也能学会躲避与电刺痛关连在一起的气味；如果气味与电刺激关连一次的话，这种记忆能持续一天；训练10 次的话，这种记忆能延续超过七天，即形成长期记忆。果蝇成虫的寿命只有60 天左右，七天相当长了。
----70 年代中期，加州理工学院的Berger实验室分离出有史以来第一个学习和记忆的突变体，其方法是给果蝇喂食一种化学药剂。这种化学品能造成基因随机突变，然后把每个突变体分离培养，以供测试学习能力。筛选了近四百个突变体后，找到了第一个学习能力被降低的突变体。这个基因被命名为"低能学生（ dunce）"。以后，对几千个突变体的测试，发现了一批与学习有关的基因，比如被命名为"大头菜（ rutabaga）" ,"小萝卜（ turnip）"、"白菜（cabbage ）"的基因等，其中一些基因影响学习，另一些基因的突变对学习影响不大，但却严重破坏短期记忆或者长期记忆。这些研究使我们懂得，学习、短期记忆及长期记忆需要启动不同的生物化学反应。比方说，短期记忆只需磷酸化反应。而长期记忆的形成却需要合成新的蛋白。蛋白合成的启动是通过一个叫做 CREB的转录因子蛋白来介导的。这种理解导致一个猜想：抑制 CREB蛋白的活性 ,能阻断长期记忆的形成 ,而不影响短期记忆；相反，刺激CREB 的活性, 有可能加速长期记忆的形成。这正是"制作"有"过目不忘"能力的果蝇的基础。
----20 世纪80年代末在麻省理工学院做博士后的 Jerry Yin--一位美籍华人 --所研究的课题是通过改变 CREB的活性来影响果蝇长期记忆的形成。90 年代初期，他转到冷泉港研究所Tim Tully 的实验室继续这一研究。Yin 和Tully 通过诱导表达经过修饰的外源性CREB基因，以抑制或加强 CREB的活性。他们的实验表明，需要经过 10次训练才能建立的长期记忆，在 CREB活性得到加强的情况下，只需训练一次（即"过目不忘"）；而在 CREB活性被抑制的情况下，训练 50次也没用；从而在历史上第一次表明，调控一个基因的活性，能阻断或加速长期记忆的形成。
记忆药丸
---- 对于果蝇的理解能否延伸到人类呢？根据已测定的基因组图谱，果蝇约有一万多个基因，而人类则只有三万个左右。这些基因在进化上大都有一定的保守性（evolutionarily conserved ），即人类总能找与果蝇相对应的基因，其结构与功能都很相似。比如说小鼠和人类都有与果蝇相类似的CREB 基因。在冷泉港工作的Silva实验室证实抑制小鼠 CREB活性也能同样地阻断长期记忆的形成，但受技术限制，还不能在小鼠身上证明刺激 CREB活性能加速记忆的形成。
---- 基于这些结果，Tully和 Yin决定直接做人的研究，即筛选能刺激 CREB活性的小分子化合物以改善人的记忆并治疗相关疾病，但这种研发所需资金已远远超出学术研究所能承担的范围。他们把这个想法告知了冷泉港实验室主席华生。华生是 DNA双螺旋结构的发现者之一，并因此而获得诺贝尔奖，也是人类基因组计划的发起者和第一任主持人。在华生的帮助安排下， 1997年成立了一个由冷泉港、美国 OSI制药公司和瑞士 Hoffman Roche药厂三方合资的 Helicon Therapeutic公司。
----Helicon 的主要开发集中在筛选能刺激CREB的小分子上。基础是 Roche提供的一个含十多万种不同小分子的分子库，大多数是从野生植物中分离出来的。 Helicon设计了一种以细胞培养为基础的评价系统，作为第一道筛选；由此选出的能刺激 CREB活性的小分子再喂食或注射给果蝇和小鼠，以检验其对记忆的影响。筛选了十多万种分子后，到现在已有 13类小分子被注册作为有可能增强记忆的药物。据 Tully的保守估计，四年后， Helicon将进行小的实验。
---- 用一位诺贝尔奖获得者Eric Kindle的话：记忆药物就在前面拐弯处。
三
---- 我们已经探讨了具有"照相式记忆"能力的果蝇和长期记忆的机制。在这里，我们将走进聪明老鼠的大脑中，透过离子通道来窥视一下初始记忆形成的分子过程。
---- 在科学研究领域内，有一个很有名的病人，叫做H.M 。为了缓解严重的癫痫活动，H.M大脑中一块叫做海马区的组织被切除掉。手术后的心理测试表明， H.M的智力正常，并略有改善。但他的夫人却感觉到了一些奇异的变化。比如说 H.M有点过分热情。夫人出去买了一块比萨回来， H.M便欣喜万分地迎上来 ,表现出一番久别重逢后的新鲜与喜悦。 H.M似乎也变得更喜好看书, 而且同一本书看了一遍又一遍, 每一遍都兴趣盎然。原来H.M丧失了形成新的记忆的能力 ,而手术前的老记忆却完好无损。所以，几十分钟以前与夫人在一起的经历在其脑中没有留下一丝痕迹，几分钟后再见时，便有一种恍如新逢的惊喜。同样，一本书看完后，因没有一点印象，便又津津乐道地看第二、三、四遍。
海马区的记忆
---- 人的大脑由很多不同部分组成，包括小脑、大脑皮层、海马区等等。海马区与记忆有关。记忆可以大致分为形象记忆和程序性记忆。程序性记忆与动作性技巧有关，比如说学习操作机器或学会一个投篮动作。这种记忆与海马区无关。而形象记忆则包括对一个事件发生过程的记忆。这种记忆则跟海马区相关。海马区还与记忆概念、名称、事实、空间关系等相关。
---- 进一步的分析表明，贮存在海马区内的记忆是暂时的。几天后，这种记忆便会被转移到大脑的其它部位而形成可靠的长期记忆。这就是为什么H.M 不能形成新的记忆，而过去的记忆却并没受到影响的原因。
突触的可塑性与记忆
---- 记忆是怎样贮存在一个神经系统内的呢？上个世纪40 年代末，一位来自加拿大的科学家Donald Hebb 提出了一个很吸引人的假说。神经细胞之间是经由一个叫作突触的结构相关连的。通过神经递质在突触间的释放，编码信息的电脉冲便能从一个神经元传到另一个。Hebb 的假说提出，记忆是由突触间藕合强度在一个神经网络中心的分布来决定的。这种耦合强度是可塑的，这种可塑性就是学习的基础。在训练过程中，一些特定的神经元之间的耦合强度被调整，而达到改变神经网络对信号的处理从而形成新的记忆。---- 打个比方，在我们的脑中，有一个神经元控制笑，另一个则编码相声演员马季。这两个神经元的连接是非常弱的，所以当马季刚出道的时候，人们看着他并没有想笑。可是当他说相声时，我们一边笑，一边看着他的形象。两个神经元之间的耦合越来越强，以至于后来人们一看见马季就会笑。
---- 一直到了70年代初期， Bliss和 Lomo才在海马区内记录到一种突触可塑性的现象，定名为长时程增强（ long term potentiaton，简称 LTP）。给予海马区中一个神经元的高频刺激，对下一个神经元记录表明，两个神经元之间的突触传递有了明显的增强。这种增强能持续几个小时、几天甚至几个月，非常地类似于 Hebb假说中所提出的记忆的细胞机制。此发现一经发表，就吸引了大批细胞神经生物学家的注意。人们都在问着同一个问题，这就是大脑的秘密吗？
从LTP到聪明老鼠
----LTP 的研究分成两个方向：其一涉及LTP的形成和维持的细胞及分子机制，其二是验证 LTP是否与记忆的形成有关。
---- 不同见解的争论一直贯穿在这两个方面的研究中，且旷日持久，三四十年来从未间断。所以有人开玩笑地解读LTP 为"长期问题"（long term problem ）的缩写。在LTP机制的研究中，一个主要争论点在于突触传递增强是由于突触前的神经元发生了变化，还是突触后的神经元发生了变化。这种理解对机制的解释及研究机制所采用的方法都有决定性的影响。
---- 与LTP紧密相关的是神经递质谷氨酸的两类受体，即 NMDA和 AMPA受体。这些受体分布在突触后神经元的细胞膜上，一旦谷氨酸从突触前的神经元末梢释放，便能与突触后的受体结合而打开相应的离子通道，从而在突触后的神经元引发适当的电活动。这就是神经系统内信息传递及处理的基本过程。但是只有 AMPA受体参与这个信息传递与处理的过程，而 NMDA受体则是在 LTP的形成中占有一个关键的位子，并且聪明老鼠就是通过调整 NMDA受体的表达而实现的。其原理如下：
---- 在海马区内，神经元之间的连接突触有两类。第一类突触，表达有NMDA 和AMPA受体，承担着正常的信息处理功能。另一类则只表达有 NMDA受体，在正常的信息处理中，是没有活性的，所以叫做"沉默突触"。但是高频刺激（模仿学习过程）突触前神经元所产生的大量释放谷氨酸都能打开与 NMDA相关的钙离子通道，使钙离子得以进入突触后神经元内。进入的钙离子能激活一种钙调蛋白激酶，以产生磷酸化反应，从而引起一连串的生化调控，导致贮藏在细胞内的 AMPA受体进入或表达在"沉默突触"，使其转变成具有正常信号传递与处理功能的突触。这样，两个神经元之间的关连得到加强而表现为 LTP。
---- 基于这样的理解，科学家们穷尽各种各样的方法，包括生化的、药理的、遗传的、 分子的、电生理的等等，，来阻断或强化 LTP的形成，以检验 LTP是否与记忆的形成有关。
----20 世纪90年代末，普林斯顿大学的钱卓教授及合作者们的研究则提供了强有力的证据，支持 LTP作为记忆基础的观点。他们的实验思路如下： LTP形成的关键是打开与 NMDA受体关连的离子通道，让钙离子进入突触后神经元，如果能延长离子通道开放的时间，让更多的钙离子进入，就能更易于形成 LTP，从而增强学习的效果。为了达到这个目的，他们把一种只表达在胚胎时期的 NMDA受体用分子遗传学的方法表达在成年小鼠的海马区内。这种受体的开放时间要比正常情况长几个毫秒。结果发现这种经过遗传学方法修饰的小鼠，更易形成 LTP，也学得更快。这个发现在社会上引起了极大轰动。
四
失去记忆
你能想像失去记忆能力的生活会是什么样的？明代陆灼《艾子后语》中有一则故事：一人骑马携弓箭而行，半路下马，箭往地上一插，马往树上一系，蹲下大便。完事后往左一瞧，大惊：这支箭差点射中我；往右一顾，大喜：捡了一匹马；过去牵马，踩了自己的粪便，大喊：倒楣，踩了畜生的屎；到了家，左右徘徊，想不起这是谁家的房子；其妻出来骂了一句，他心里嘀咕：这位娘子素不相识，怎么开口就伤人？――这正是失去了记忆的老年痴呆症患者的行为。
---- 第一篇有关老年痴呆症的医学报告发表于1907 年，德国神经病理学家Alzheimer报告了一例偏离已知所有疾病模式的病人，起始表现为强烈的忌妒，继而逐渐失去记忆，并伴有抑郁和幻觉，进而痴呆， 5年后死亡。解剖发现，大脑皮层有广泛的组织变异和细胞损伤。所以老年痴呆症又叫" Alzheimer's Disease "，简称AD。类似的症状在古希腊的著作、莎士比亚的戏剧及古老的中医著作如《灵枢篇》里都曾提及。今天的诊断仍然依赖于行为症状，包括：（一）失去记忆能力；（二）做日常事务有困难；（三）语言表达有障碍；（四）时间和方位感混乱；（五）失去正常的判断能力；（六）不能进行抽象思维；（七）乱放东西；（八）脾性变坏；（九）个性改变；等等。
---- 最新研究表明，AD患者在早期只有很轻微的行为症状时，核磁共振成像（ MRI）能帮助诊断，即大脑皮层的海马区体积变小（海马区是早期记忆形成的神经中心），但最终的鉴定有待解剖死后病人的大脑。脑组织解剖表明 AD患者有两个病理特征，其一是有大量的老年斑块沉淀物，斑块的主要组成分子是一种淀粉蛋白 Aβ；其二是大量的神经纤维积淀，而它的主要成分则是一种叫做 Taci的蛋白。伴随着的则是大量神经元，特别是乙酰胆碱神经元的死亡。乙酰蛋碱神经元与认知能力有着密切的关系。
社会影响
----AD 是一种老年退行性疾病。美国的调查表明，在65 岁左右的人群中，有1.5％的人患 AD，而 85岁以上的人则有近 40％的人是AD 患者。前总统里根就是最有名的一位患者。对于家族遗传患者来说，症状出现得更早，在 40～50 岁之间，甚至有二十几岁的。这类病人很少，只占5 ％左右。但正是对这些病人的基因的研究使我们开始理解致病的原因。
----据估计，美国现在大约有 400万 AD患者。而治疗和照顾一个轻微患者，一年的经费大约超过 1.8万美元，一个中等程度的AD 患者需3 万美元，一个重患者则要3.6万美元。全美国一年直接和间接的治疗 AD的费用大约是 1000亿美元。在其它西方发达国家也需要类似的费用。治疗和照顾 AD患者成为发达国家的一项重大经济负担，各国政府都投入大量的资金来支持 AD研究。美国国家健康研究院每年要花费 5亿多美元来支持与AD 相关的基础研究，最近已提出要增加到10 亿美元。如加上私人基金会和各药厂用于开发治疗AD 的药物经费则数倍于此。但效益也将是惊人的。据估计，如能把患者从轻微发展到中等程度的病变推迟一个月，仅美国政府支持的老年医疗保险计划一年就能节省10 亿美元。
致病机理
---- 正如AD患者有很多症状，对病因的解释也有很多不同的假说，至今还没有一个被普遍接受的单一机理。一般认为 AD是一个受老年化、遗传性变形和环境因素的综合影响，而导致细胞内线粒体异常、细胞不平衡、神经元死亡、突触损失、痰症反应、胶质细胞增生等症状。从进化论的观点来看，一种学说认为，当动物包括人类失去生育能力即进入老年期后，其就物种的进化而言已失去存在的意义，由于不受到环境选择的压力（即适者生存），其在这个时期基因表达的调控及遗传错误的纠正没有最优化，这样有害基因表达的失控和遗传错误的积累便导致细胞和机体的老龄化。在这种老龄化的基础上，环境因素引起的应激反应、氧化反应、损伤反应等，再加上遗传性变异就会导致 AD。
---- 对患有遗传性AD病人的基因的分析发现了两个致病基因。其一是 APP基因，另一个是 PS基因。其中任一个基因突变就会造成 AD。APP 基因编码的蛋白是形成Aβ淀粉蛋白的前提，而 Aβ淀粉蛋白则是前述 AD病理的两个特征之一的老年斑积淀物的主要成分。 PS基因编码的蛋白则是一个酶，这个酶能切割 APP而产生A β淀粉蛋白。遗传学的分析还发现了几个危险基因，这些基因的功能都与生产A β淀粉蛋白有关。这些结果导致了一个在目前占据主导地位的假说：A β淀粉蛋白的积累超越正常水平是主要的AD致病因子。积累在老年斑块内的 Aβ淀粉蛋白对神经元是有毒性的。把突变的 APP和 PS基因表达在小鼠大脑里，也会造成老年斑积淀和随之而来的记忆衰退。
治疗AD
---- 按照前面所说Aβ淀粉蛋白的假说，要根治 AD，应从阻止 Aβ淀粉蛋白的积累沉淀着手。细胞制造和分泌 Aβ淀粉蛋白需要两种酶，其一是前面指出的PS 基因编码的r 分泌酶，另一是β分泌酶。现在许多制药公司都在竞相筛选能抑制这两种酶活性的分子，以作为治疗AD 的药物。另外，小鼠实验还表明用注射疫苗的方法也能达到阻止A β沉淀斑块的形成，并且能清除掉已形成的斑块，进而改善受影响的小鼠的记忆。但这些药物应用于人类仍需若干年时间，是否有效仍待验证。因为支持这些治疗方法的基础，即致病机理仍是一个没有完全确定的假说。
---- 另外一些探索则围绕着减缓病情的发展而进行。正如前所指出，这种减缓具有巨大的社会经济效益。现在经美国药检局FDA 批准使用的三种药物都与增加乙酰胆碱神经递质有关。因为大批乙酰胆碱神经元在AD 病人脑中死亡，这些药能起到一定程度的改善症状的作用。还有很多可能具有类似缓解性质的药物正在实验中，包括维生素E 及其它抗氧化剂、雌性激素、能刺激线粒体活性而增加生产细胞所需能量的分子，以及用于治疗其它精神病的药物，甚至通过发展计算机程序以协助病人提高学习和记忆能力，等等，真是无所不用其极，任何能缓解AD 的想法都在探索中。
用电脑记录猫眼所看到的影像
http://www.sina.com.cn 2000/02/17 15:52 华声报
不久前，美国科学家做了这样一个试验，将一台电脑与一只猫的大脑相连，并成功地记录下来这只猫所看到的影像。
美国加州大学伯克利分校的几名科学家在一只猫的丘脑区的177个神经元上连接了电极，对这些神经元的活动进行监测。丘脑通过视神经与猫的眼睛直接相连通。每个神经元都会对出现在猫的视野中的特征做出反应。正是由于这些神经元的活动，猫的大脑才能获得重建影像所需要的全部信息。 科学家们在计算机上观测到了神经元活动的规律，于是便利用他们所称的“线性解码技术”重建出了一幅图像。令他们感到惊讶不已的是，他们在这幅图像中所看到的自然景象有着清晰可见的物体，如人的脸。这意味着，他们确确实实通过猫的眼睛看到了世界。科学家们表示，这标志着人类在研究大脑对信号的处理机制方面取得了重大进展。
这项研究成果意义十分深远。它不仅将为人们期待已久的把人造肢体与人的大脑直接相连带来研究上的突破，而且预示着可通过科学的方法实现人脑功能的延伸。有一天，科学家们在透彻理解人脑的信息处理机制的基础上，一定能制造出一种可直接与大脑对话的设备，既能拓展大脑的存储能力、处理能力，又能通过意念实现对设备的控制。
One of the reply:
哈哈,不信也得信. 这个就是偶lab的工作呀. 那篇文章的first authorGarette现在在Harvard当Assistant Professor, 年轻有为的米国小伙子.自从那篇文章发表后, 偶们实验室可热闹乐, BBC, CNN的记者时不时打个电话过来, 最要命的是收到很多动物保护组织的威胁, 害偶们的电话上都装了callerID. 我们现在在继续进行类似的研究, 希望对外界信息在神经系统中的编码有更多理解. 不过偶有时候觉得这些问题弄明白了也满恐怖的.这篇文章最直接而且疯狂的推论是--->可以把我们的算法硬件化, 然后和你的脑子连到一起, 把你经历的事情录下来; 回头可以重新输入到你的脑子中,这样你就可以重新体验一把诸如初恋的experience乐.
Brain control-Monkey
These are really amazing vids. Sure the transformers are possible tomorrow.
http://www.youtube.com/watch?v=7-cpcoIJbOU
http://www.youtube.com/watch?v=TK1WBA9Xl3c
生物类Top 实验室
This list is far from complete and accurate. It should not be used as an index to evaluate scientists. I choose them and classify them into different disciplines based on my impression that from their labs there come out a lot of successful postdocs in academia, and they are still active. A few young scientists are chosen for I think they are becoming leaders in their respective area. Some areas like cancer biology and immunology are not listed.
Comments are welcome.
Biochemistry and Molecular Biology
Richard Losick Harvard
Thomas Cech Univ. Colorado at Boulder/HHMI
Harvey Lodish MIT
Phil Sharp MIT
Robert Tjian UC Berkeley/HHMI
Elizabeth Blackburn UC San Francisco
Steven Mcknight UT Southwestern
Bruce Stillman Cold Spring Harbor Laboratory
David Allis Univ. of Virginia
Philip Zamore Univ. of Massachusetts
Ira Herskowitz UC San Francisco
Susan Lindquist MIT
Arthur Horwich Yale/HHMI
Biophysics, Bioinformatics and Structural and Chemical Biology
Thomas Steitz Yale University/HHMI
John Kuriyan UC Berkeley/HHMI
Stephen Harrison Harvard/HHMI
Roderick Mackinnon Rockefeller/HHMI
Christopher Miller Brandeis/HHMI
Carlos Bustamante UC Berkeley/HHMI
Steven Chu Stanford
Gregory Petsko Brandeis
Nikola Pavletich Memorial Sloan-Kettering Cancer Center/HHMI
Douglas Rees Caltech/HHMI
Patrick Brown Stanford/HHMI
Stuart Schreiber Harvard/HHMI
Peter Schultz Scripps Institute
Cell Biology, cell cycle and cytoskeleton
Marc Kirschner Harvard Medical School
Tim Mitchison Harvard Medical School
Elaine Fuchs Rockefeller/HHMI
Peter Sorger MIT
Steven Elledge Baylor Colledge of Medicine/HHMI
Andrew Murray Harvard
Ray Deshaies Caltech/HHMI
Charles Sherr St. Jude Children's Research Hospital
Don Cleveland UC San Diego
Cell Biology, signaling transduction and organelle biology
Tony Hunter Salk Institute
Gerald Fink MIT
Xiaodong Wang UT Southwestern/HHMI
Randy Sheckman UC Berkeley/HHMI
Ira Mellman Yale
Gunter Blobel Rockefeller
Peter Walter UC San Francisco/HHMI
Tom Rapoport Harvard Medical School/HHMI
Roger Tsien UC San Diego/HHMI
Joseph Goldstein UT Southwestern
Tony Pawson Samuel Lunenfeld Research Institute
Peter Devreotes Johns Hopkins
Henry Bourne UC San Francisco
James Darnell Rockefeller
Neurobiology, electrophysiology
Roger Nicoll UC San Francisco
Charles Stevens Salk Institute/HHMI
Terrence Sejnowski Salk Institute/HHMI
Richard Tsien Stanford
David Clapham Harvard Medical School/HHMI
Robert Malenka Stanford
William Newsome Stanford/HHMI
Lily Jan UC San Francisco/HHMI
King-wai Yau Johns Hopkins
Neurobiology, molecular and cellular
Michael Greenberg Harvard Medical School
Thomas Sudhof UT Southwestern/HHMI
Susumu Tonegawa MIT/HHMI
David Bredt UC San Francisco
Joshua Sanes Washington University
Morgan Sheng MIT/HHMI
Roberto Malinow Cold Spring Harbor Laboratory
Tim Tully Cold Spring Harbor Laboratory
Neurobiology, developmental
Richard Axel Columbia/HHMI
Yuh-Nung Jan UC San Francisco/HHMI
Marc Tessier-Lavigne Stanford/HHMI
Cori Bargmann UC San Francisco/HHMI
David Anderson Caltech/HHMI
Tomas Jessell Columbia/HHMI
Liqun Luo Stanford
Lawrence Zipursky UC Los Angeles/HHMI
Developmental Biology and Genetics
Douglas Melton Harvard/HHMI
Charles Kimmel Univ. Oregon
Leonard Zon Harvard Medical School/HHMI
Robert Horvitz MIT/HHMI
Paul Sternberg Caltech/HHMI
Gary Ruvkun Harvard Medical School
Nobert Perrimon Harvard Medical School/HHMI
Gail Martin UC San Francisco
Janet Rossant Samuel Lunenfeld Research Institute
Sean Carroll Univ. Wisconsin at Madison/HHMI
Michael Levine UC Berkeley
Eddy De Robertis UC Los Angeles/HHMI
Gary Struhl Columbia/HHMI
Alexander Schier New York University
Allan Spradling Carnegie Institution of Washington/HHMI
Rudolf Jaenisch MIT
Robert Weinberg MIT
Cynthia Kenyon UC San Francisco
Plant biology
Elliot Meyerowitz Caltech
Jeff Dangl North Carolina at Chapel Hill
Joanne Chory Salk Institute/HHMI
Detlef Weigel Salk Institute
Virginia Walbot Stanford
Michael Freeling UC Berkeley
Frederick Ausubel Harvard Medical School
Julian Schroeder UC San Diego
二十一项值得获诺贝尔生理或医学奖的工作及科学家
又到十月，是诺贝尔奖宣布获奖人的季节。
1. Mario Capecchi〔美国尤他大学U. Utah〕，发明基因剔除技术，肯定值得得奖，可能和其他1,2个做基因剔除(Oliver Smithies)或转基因动物的人合得，也有可能和第一个做出鼠胚胎干细胞的Gail Martin〔美国旧金山加州大学UCSF〕合得。
2. Bob Horvitz 〔美国麻省理工学院MIT〕，细胞凋亡的遗传机理，可能合得者是：AH Wylie或JFR Kerr其中之一（细胞凋亡的概念和电子显微镜下形态变化特征），Susanne Cory或Stanley Korsmeyer之一（Bcl-2在细胞凋亡中的作用）。得州大学西南医学中心的王晓东也有可能（细胞凋亡的生物化学机理）。另外如果不以细胞凋亡来看，而以线立体新的功能来看，王晓东和Korsmeyer（甚至La Jolla癌症研究所John Reed）也是一个可能组合。
3. Mark Ptashne 〔美国纽约凯特菱癌症研究中心Sloan Kettering〕,基因调控的机理，发现第一个转录因子：原核细胞（细菌）的lamda抑制子。可以单独，也可和Bob Tjian 〔钱泽南，UC Berkeley〕合得。Ptashne做真核细胞转录调控的研究中，有北大留学生马俊的工作。
4. Elizabeth Blackburn 〔美国旧金山加州大学UCSF〕和Carol Greider 〔美国霍普金斯大学Johns Hopkins〕，端粒子和端粒酶，Blackburn主要发现在UC Berkeley做，Greider那时是她的学生。另外有复旦的留学生于国良在他实验室做过早期一些工作。
5. Roderick MacKinnon 〔美国洛克菲勒大学Rockefeller〕，钾离子通道的结构，可以单独，也可以合得 （不确定合得者，如果就钾通道而言，旧金山加州大学UCSF的Lily Jan叶公杼和YN Jan詹裕农有可能；如果广义地给离子通道，美国西雅图华盛顿大学University of Washington的Bertil Hille有可能）。
6. Y. W. Kan 简悦威 〔美国旧金山加州大学UCSF〕，第一个提出可以用限制性内切酶片断多态性跟踪人类基因变异，使人类遗传学进入新时代，可以合得，也可以单独。
7. Eric Lander 〔美国麻省理工学院MIT〕，John Sulston 〔英国剑桥Cambridge,UK〕，Bob Wasterson 〔美国圣路易斯华盛顿大学Washington University〕，基因组研究。
8. Roger Y. Tsien 钱永健〔美国圣跌哥加州大学UCSD〕和 Douglas C. Prasher〔美国农业部麻州Otis植物保护中心〕，发明测定活细胞内分子的新方法。Tsien发明钙染料，Prasher发现绿色荧光旦白GFP。
9. Afred G. Knudson 〔美国费城Fox Chase癌症中心〕，肿瘤抑制基因，可能和Janet D. Rowley〔美国芝加哥大学University of Chicago〕和Bob Weinberg 〔麻省理工学院MIT〕合得，华裔李文华〔得州大学生物工程研究所〕和Weinberg工作很近，有争议谁第一，Weinberg可能容易得，他以前因为癌基因错过一次和Bishop和Varmus合得的机会。
10. John Gordon〔英国剑桥Cambridge，UK〕和 Ian Wilmut 〔英国爱尔兰Roslin研究所〕，核转移，Gordon是60年代第一个用成体细胞核成功克隆动物（蛙），Wilmut是九十第一个用类似方法克隆哺乳动物。
11. Pamela Bjorkman 〔美国加州理工学院Caltech〕，Jack Strominger 〔美国哈佛大学Harvard〕和Emil Unanue 〔美国圣路易斯华盛顿大学Washington University〕，前二者发现MHC（主要组织相容性抗原复合体）结构，后者发现抗原呈现细胞。Bjorkman是和Don Wiley做研究生时的工作，Wiley如果不去世，应该得。
12. Yasutomi Nishizuka〔日本〕和Michael Berridge 〔英国〕，细胞内信号转导分子，前者发现旦白激酶C，后者发现磷酸肌醇。
13. Aaron Ciechanover 〔以色列工学院Technion〕，Avram Hershko 〔以色列工学院Technion〕，Alexander Varshavsky 〔美国加州理工学院Caltech〕，发现蛋白质降解的生物化学机理。
14. Judah Folkman〔哈佛大学医学院〕发现调节血管形成的分子。
15. Sydney Brenner 和 Seymour Benzer 〔美国加州理工学院Caltech〕，用遗传学方法研究发育，神经和行为。Brenner提出用c elegans研究发育和神经，Benzer提出用果蝇做神经和行为。
16. Marc Raichle 〔美国圣路易斯华盛顿大学Washington University〕,用正电子扫描（PET scan）做活体人影像检测，可能和发明改进fMRI（"功能性核磁共振"，或称"功能性磁共振影像"）的人合得。 他们的工作是生物医学影像的重要发展。
17. Luc Montagnier〔法国〕Robert C. Gallo（美国），发现爱滋病毒。
18. Tim Bliss〔英国〕和Terje Lomo 〔挪威〕，发现长期性增强作用（LTP）,推动高等动物学习记忆研究。这项奖，受Eric Kandel近年刚因为研究低等动物（海兔）学习记忆得奖而可能推后。
19. Herbert Boyer 〔美国旧金山加州大学UCSF〕和Stanley Cohen 〔美国斯坦福大学Stanford〕，发明重组DNA技术，开创生物工程时代。
20. Avaram Goldstein 〔美国斯坦福大学Stanford〕，Solomon Snyder 〔美国霍普金斯大学Johns Hopkins〕, John Hughes 〔英国帝国理工学院Imperial College of Science and Technology〕, 发现痛觉的分子机理。Goldstein提出证明鸦片受体的方法，Snyder实验室的Candace Pert，纽约大学的Eric Simon和瑞典的Lars Terenius用Goldstein的方法发现鸦片受体，在英国苏格兰Aberdeen工作的John Hughes和导师Hans Kosterlitz发现第一个内源性鸦片肽。Kosterlitz已经去世。严格地说，李卓浩〔Choh H Li， UC Berkeley〕是第一个发现有镇痛作用的蛋白质，他在1964年发现B-Lipotropin 而且知道有镇痛作用，但未提出内源性的鸦片样物质概念，而且他已经去世多年了。
21. RNA干扰，不一定会在近年发奖，可能等机理进一步搞清，但是发奖时会包括发现RNA干扰现象的人，有三个重要的候选人，如果不包括机理，就是他们，如果包括机理，那么只能在这三个里面选一俩个加上以后发现RNAi机理最重要的人。Ken Kemphues〔美国康乃尔大学Cornell〕，Andy Fire 〔美国卡内矶研究所Carnegie〕，Craig Mello〔美国麻州大学University of Massachusetts〕。Kemphues的工作是复旦留美学生郭苏做的。
2002年10月6日
细胞分裂的分子原理――一个值诺贝尔奖的科学领域
中国科学院 饶毅
细胞是许多生命形式的基本单元。细胞进行分裂是细胞生长的重要环节。过去二十年的研究表明：从简单的单细胞生物酵母，到复杂如人的多细胞生物，通用一个相同的分子机器，控制细胞分裂的周期性过程。这一领域的成果，不仅解答了细胞生物学的基本问题，并直接推动了包括癌症研究在内的其它领域。其重要性清楚地置其于诺贝尔奖候选范围。
很长以来已经知道，细胞分裂周期是很有规律的。二个大的过程是DNA合成和细胞分裂本身。它们分别发表在细胞周期的 S和M期。这二个相中间又有所谓"间期"。这些亚期的循序发生，构成一个整的细胞分裂周期，在不同的细胞其形式大同小异。
对细胞周期研究的突破，来源于对酵母、青蛙和一种低等海洋生物的研究。七十年代初，美国西雅图的华盛顿大学哈特沃(Leland Hartwell)，用遗传学方法筛选一种酵母中控制细胞周期的基因，他发现的一群基因，成为八十年代和九十年代人们研究细胞周期的主要对象。也在七十年代，英国牛津大学的勒思 (Paul Nurse)，用另外一种酵母找影响细胞周期的基因。他对其中一个基因进行了进一步的分子生物学和生物化学研究，证明这个基因的产物是一种蛋白激酶。这个酶的激活和失活，是决定细胞周期运转的关键。用青蛙的卵细胞做细胞周期的研究，在六十年代底、七十年代初有一重要进展提示有某种显性物质有作用，但这种物质的本质指导八十年代中才开始被揭示。一九八八年美国科罗拉多大学的马勒，和加州大学圣迭哥校区的纽波特分别领导的二个小组纯化了这种物质，发现其主要成分之一就是跟酵母中那个酶一样的分子。其中另外一个主要成分后来发现是跟一种叫"循环素"一样的分子。循环素是 1983年英国的汉特实验室最早从海洋无脊椎动物中找到的，其特点是在细胞周期的不同阶段有涨有落。这二个分子，特定的蛋白激酶和循环素，就构成了细胞周期的核心机器，从简单细胞到人都相似。
迄今为止，受细胞周期研究突破影响最大的是癌症研究。细胞周期的失调是癌症的根本原因。已经有确切的证据表明，有一些癌症的产生是因为直接调控细胞周期机器的基因失常。也有工作发现，一些对细胞分裂周期机器有刹车作用的分子，可以用来控制一些恶性分裂。这种性质的研究都是现在的前沿课题。
细胞周期研究的突破，无疑值得给诺贝尔奖。其中美国的哈特沃和英国的勒恩二位特别突出。有无第三位则不易定。至于哪一年得则更难猜了。以前有快的如杨振宁、李政道工作出来一年得奖的，慢的有如基因工程开创者（加州大学的波耶尔和斯坦福大学的科恩）至今还未得奖的。当然得奖是否重要，则取决于每个人的观点了。
（本文于1998年发表于《科技日报》 ,2001年以上介绍的Hartwell、 Nurse 和 Hunt获得诺贝尔奖）
分析古老DNA的困难
分析古老DNA 的困难
华盛顿大学 饶毅
考古学家，对于PCR的应用最初有很大的热情，希望以此帮助他们分析古老样本中的DNA。经过 7、8年的实践，觉得这一技术有有用之处，也有局限。局限主要有二个方面，一是前面提到的污染问题，这是所有PCR 应用都要注意的问题，在考古上又更突出，因为样本的野外来源和时间的久远。第二个局限是DNA化学性质变化的问题。DNA的自发降解，主要是因去嘌呤化。 DNA降解后，是不能再为PCR检测到的。
最近，德国慕尼黑大学帕伯实验室，对PCR在考古上的应用进行了分析。他们的文章发表在今年五月十日的《科学》杂志。帕伯是将PCR 应用于考古学的先驱和权威之一。他们收集了好些古生物样本，比较了其中氨基酸和DNA性状。他们的结论是：在温带地区（如埃及），DNA保留以几千年为限，在寒冷地区， DNA保存期以十万年为限。超过这些期限的DNA，一般被降解的不再能被检测到了。
他们这种结论自然就给以前声称找到恐龙DNA的报道打上了问号。帕伯实验室特意重新分析了在科学刊物或媒体报道过的4 个恐龙样本。一个是美国蒙大拿州的，一个是美国犹池州的，二个来自南极的。他们重分析的结果显示这几个样本中的DNA不太可能保存下来了，他们也发现这些样本有近代生物的污染（包括南极寒冷条件下保存的样本也有污染）。因为有这二个问题，他们推论从这些样本中取得恐龙DNA 的可能性极小。
PCR在考古学中还是有可用之处，但越古老的样本，保存条件要求越高。帕伯实验室发现，存在于琥珀中的昆虫DNA，保存特别好。猜想这可能是琥珀给昆虫样本造成了一个疏水环境，这种环境大大减慢了 DNA的降解。琥珀将昆虫样本迅速地与外界封闭起来，又减少了污染的可能。
PCR在考古学上遇到的这些问题，证明了应用一个新技术所需要的谨慎。PCR正确地应用于法医学，也有很好的成功。最近一个例子，是美国、英国和俄国科学家合作，成功地分析了几十年前被秘密处决的沙皇家庭的 DNA。证明了乱山岗中挖出的一堆骨头确为沙皇家庭成员及其医生的，并证明了一位几十年号称为沙皇女儿的波兰裔美国人不可能是沙皇家庭成员，而肯定是一位波兰人的亲戚。也就是说，PCR的正确应用仍将会是现代科学的有力工具。
(部分内容发表于《中国科学报》，1996 )
基因成年关闭
1957 年发育学家就发现，将成年青蛙的细胞核转入卵细胞，可以产生基因型相同的蝌蚪。科学家们相信，控制发育的基因在成年以后被关闭了，然而一旦回到卵细胞里面，又会被重新开启。
当细胞分化的时候，那些再不需要、不表达的基因，就会被包装起来――围绕在组蛋白的周围、添加甲基并无法继续生成蛋白。
――SCIENCE, VOL 309, 1 JULY 2005