【佳學基因檢測】基因解碼揭示CCR5基因如何影響記憶天賦

佳學基因發(fā)現：現實世界中的記憶往往是在特定情境下形成的，通常并非孤立地獲得或回憶的。時間是記憶組織中的一個關鍵變量，因為時間接近的事件更容易形成有意義的關聯，而間隔較長的事件則較難產生關聯。那么，大腦是如何區(qū)分時間上不同的事件的呢？在天賦基因解碼中，佳學基因發(fā)現，在情境記憶形成后，CC趨化因子受體5型（CCR5）的表達延遲（12至24小時）增加，從而決定了將該記憶與后續(xù)記憶關聯的時間窗口的持續(xù)時間。小鼠背CA1（dCA1）神經元中CCR5表達的延遲導致神經元興奮性降低，進而對神經元的記憶分配產生負向調節(jié)，減少了dCA1記憶集合之間的重疊。通過降低這種重疊，記憶之間的觸發(fā)效應變得較弱，從而關閉了記憶鏈接的時間窗口。值得注意的是，天賦基因解碼的研究還表明，與年齡相關的神經元CCL5/CCR5表達增加，會導致老年小鼠的記憶鏈接受損，這一過程可以通過Ccr5敲除或使用FDA批準的CCR5受體抑制藥物來逆轉，具有重要的臨床意義。總之，佳學基因通過基因解碼深入探討了塑造記憶鏈接時間窗口的分子和細胞機制。

記憶的形成往往會受到先前經歷的影響。例如，時間接近的記憶往往會相互關聯，因此，檢索一個記憶會增加檢索另一個記憶的可能性（即記憶關聯）。異常的記憶關聯（如不恰當的記憶聯結）與創(chuàng)傷后應激障礙和精神分裂癥等精神疾病密切相關。佳學基因檢測較早關注，關于調節(jié)記憶間相互作用的機制。CREB的激活及其后續(xù)神經元興奮性的增加，為記憶關聯打開了時間窗口，因此，參與編碼一個記憶的特定神經元集合更有可能參與編碼時間接近的第二個記憶。因此，記憶集合之間的神經元重疊被認為對記憶關聯至關重要。相對而言，關于分離時間上不同事件的機制，人們的了解較為有限。CCR5在炎癥反應和HIV感染的背景下已有廣泛研究，佳學基因研究了這一基因在學習和記憶中的作用。CCR5及其配體CCL5在海馬CA1區(qū)高度富集，而CCR5是CREB激活和神經元興奮性的負調節(jié)因子。佳學基因天賦基因解碼的研究表明，記憶形成后，CCL5/CCR5表達的逐漸增加會關閉記憶之間的鏈接時間窗口，從而有效地將不同時間的記憶分離。

學習后CCR5表達的增強

為了探究CCR5在情境記憶鏈接中的作用（即一個情境的記憶與另一個情境的記憶建立關聯），天賦基因解碼首先測試了在情境恐懼條件化后，CCR5及其配體在對該學習形式至關重要的大腦區(qū)域（即dCA1）中的表達是否發(fā)生變化。與留在家籠中的小鼠（HC）相比，Ccr5和Ccl5的mRNA在情境條件化后12小時顯著增加，而其他測試的CCR5配體（如Ccl3、Ccl4和Ccl11）的表達沒有顯著變化。隨后，天賦基因解碼使用原位雜交技術來確定這種學習誘導的Ccr5表達增加在海馬中的細胞分布。盡管在HC小鼠的dCA1區(qū)域，小膠質細胞中Ccr5的表達多于神經元，但在情境條件化后6小時和12小時，表達Ccr5的神經元數量急劇增加，而小膠質細胞的數量未發(fā)生變化。進一步分析表明，表達Ccr5的主要是興奮性神經元。與Ccr5不同，HC小鼠的dCA1區(qū)域中，表達Ccl5的神經元多于表達Ccl5的小膠質細胞，這與之前的研究一致，而Ccl5的神經元和小膠質細胞的數量均未發(fā)生顯著變化。為了檢驗Ccr5是否主要在學習后參與記憶的神經元中表達，我們使用cFos-tTA轉基因小鼠和AAV-TRE-mCherry病毒標記了參與情境記憶的神經元，或者使用ChR2 E123T/T159C（ETTC）在情境學習前預激活一組神經元，以增加這些神經元參與情境記憶的概率。通過這兩種方法，天賦基因解碼發(fā)現Ccr5在記憶集合細胞中的表達概率明顯高于偶然表達。
 

CCR5調節(jié)情境記憶鏈接

為了確定CCR5是否調節(jié)情境記憶鏈接的時間窗口，天賦基因解碼首先將小鼠暴露于一種情境（情境A），然后分別在5小時、1天、2天或7天后將小鼠暴露于第二種情境（情境B）。兩天后，小鼠在情境B中立即接受電擊，然后在2天后在情境A中測試其情境記憶鏈接。在記憶鏈接測試中，5小時組的小鼠表現出比1天、2天或7天組更高的記憶效果行為（即記憶鏈接更強）。這一結果表明，情境記憶鏈接在5小時和1天之間顯著減少，表明學習后CCR5信號的增加與記憶鏈接時間過程平行。因此，天賦基因解碼進一步研究了增強或抑制CCR5信號是否會影響情境記憶鏈接的時間窗口。

首先，我們通過在小鼠暴露于情境A 4小時后向dCA1注入CCL5來增強CCR5活性，這一時間點早于預期的內源性CCR5信號的增加。在情境記憶鏈接測試中，與對照組相比，CCL5組小鼠在情境B前5小時探索過的情境A中表現出顯著較低的記憶行為（圖2b），這表明增強CCR5活性會導致情境記憶鏈接的衰退。值得注意的是，對照組和CCL5組的小鼠在5小時情境中的記憶情況都高于新情境中的凍結行為，這表明，除了CCL5/CCR5信號通路外，其他機制（例如涉及CREB抑制因子或微電路抑制的機制2）也可能調節(jié)記憶鏈接的時間窗口。

接下來，天賦基因解碼測試了是否可以通過使用高時空精度的基因編碼光學工具（Opto-CCR5）直接操控神經元CCR5活性，以特異性地調節(jié)情境記憶鏈接。與CCR5激活的結果一致，光刺激Opto-CCR5導致細胞內Ca2+顯著增加，并促進Erk1/2的磷酸化。為了確保神經元特異性表達，天賦基因解碼將AAV1-hSyn-Cre與Lenti-EF1a-DIO-Opto-CCR5（或EGFP對照病毒）共同注射到dCA1中。在情境記憶鏈接測試中，只有對照組的小鼠，而非Opto-CCR5組的小鼠，表現出記憶鏈接的證據（即，與新情境相比，Opto-CCR5組的小鼠在情境B前5小時經歷的情境A中有更高的凍結程度）。這一結果證實，在接觸情境A后，增加神經元CCR5活性足以損害情境記憶鏈接，但并不影響情境B的記憶。

為了檢驗減弱CCR5信號是否能延長情境記憶鏈接的時間窗口，天賦基因解碼向dCA1注入含有shRNA-Control或shRNA-CCR5的AAV8病毒。三周后，小鼠先暴露于情境A，然后以2天為間隔暴露于情境B。正如預期的那樣，對照組的小鼠在測試中未表現出記憶鏈接（即在情境A中的記怩行為與在新情境中的凍結行為相似；圖2f）。相反，shRNA-CCR5組的小鼠在情境A中的記憶效果高于在新情境中的記憶行為，且情境A和情境B之間的記憶效果沒有差異，表明記憶鏈接能力較強。

此外，記憶天賦基因解碼還對Ccr5基因敲除小鼠（Ccr5−/−小鼠）進行了情境記憶鏈接測試。正如預期的那樣，在情境A的測試中，當情境間隔為7天而非5小時時，野生型（WT）小鼠的記憶效果較低。相反，當情境A和情境B之間的間隔為5小時或7天時，Ccr5−/−小鼠在情境A中表現出相似的記憶，這一凍結程度與電擊情境（情境C）的凍結程度相似，表明Ccr5−/−小鼠在某些時間間隔（如7天）內仍能表現出強烈的記憶鏈接，而WT小鼠則不表現出此類鏈接。因此，兩種不同的降低CCR5水平的操作（shRNA介導的敲低和基因敲除）都能延長記憶鏈接的時間窗口。與Ccr5−/−小鼠類似，Ccl5基因敲除小鼠（Ccl5−/−小鼠）也表現出延長的鏈接窗口（擴展數據圖6g），表明CCL5在CCR5調節(jié)記憶鏈接中起著至關重要的作用。

為了測試CCR5是否調節(jié)其他形式的記憶鏈接，天賦基因檢測開發(fā)了一個基于位置偏好的記憶鏈接任務，使用糖精水作為獎勵。與情境恐懼條件下的情境記憶鏈接一樣，小鼠在5小時和7天的間隔下能夠將兩個記憶鏈接在一起。此外，在5小時間隔下進行的食欲記憶連接任務中，向dCA1注射CCL5也抑制了記憶鏈接，表明CCR5激活同樣抑制了兩種形式的記憶連接。

總之，天賦基因解碼基因檢測的結果表明，增強或抑制CCR5信號分別會損害或延長情境記憶鏈接的時間窗口，證明了CCR5在設定記憶鏈接時間窗口持續(xù)時間中的關鍵作用。