脑科学创新成果不断涌现

先进院脑所自成立以来，不断涌现出脑科学创新成果，如在国际上率先发现了大脑先天对突发威胁具备针对恐惧的“防御系统”，这是大脑一种非常原始、保守的固有能力。这一大脑基本运行规律的发现，对脑疾病的防控和人工智能中快速防御功能的研发有重要指导价值。
 
深港脑院正在打造一张深港科技合作的“新名片”。在脑科学领域，深港合作取得了重磅科研成果——首次通过跨血脑屏障的全脑基因编辑修复罹患阿尔茨海默病小鼠的病变。该成果入选中国神经科学学会2021年度“中国神经科学重大进展”，也是粤港澳大湾区首个获奖项目。脑所副所长陈宇研究员介绍，2021年7月26日，由香港科技大学、深圳先进院组成的合作研究团队，在《自然·生物医学工程》上在线发表了题为“Brain-wide Cas9-mediated cleavage of a gene causing familial Alzheimer’s disease alleviates amyloid-related pathologies in mice”（全脑Cas9介导的家族性阿尔茨海默病突变基因编辑改善小鼠淀粉样蛋白相关病理）的研究论文，通过非侵入式的静脉注射途径，突破常规的脑定位局部注射、脑脊液注射等侵入式的基因治疗给药方式，首次成功实现高效的全脑基因编辑，缓解了阿尔茨海默病的相关病症。这是基因编辑技术向脑类疾病临床治疗发展的一个重要里程碑，有助于开发影响多脑区的脑部遗传性疾病的精准医疗。
 
另外，脑所通过和北京大学的团队合作，在国际上首次发现了慢性疼痛导致焦虑、抑郁的大脑环路，为治疗由疼痛导致的疾病提供了研究靶点。在帕金森病干预研究中，该团队率先证实大脑中一类特定细胞有重要贡献，为帕金森病的治疗提供了新的线索；此类细胞还可以作为干细胞的微环境，影响干细胞分化和修复帕金森病患受损的脑网络，为治疗提供新方案。
 
在脑疾病的干预研究中，脑所团队发现癫痫的异常神经元放电的传播方向，为精准地抑制癫痫发作提供技术佐证。上述研究成果都是基于先进院的研究平台完成的，成果均发表在《自然》的子刊上，大大增强了深圳在脑科学研究领域的国际影响力。
 
朱英杰所在团队联合美国斯坦福大学陈晓科团队针对阿片类药物成瘾发现了两条神经通路，破解了全新功能。此外，通过抑制其中一条通路，研究人员成功消除了小鼠成瘾的关联记忆，阻止了复吸行为的发生。相关研究于2020年7月16日发表于神经生物学著名学术期刊《神经元》。这是深港脑院内尔神经可塑性诺奖实验室的研究成果，也是深圳市药物成瘾重点实验室的首个研究成果。
 
截至2022年5月底，深港脑院科研团队先后在《自然》《科学》《神经元》《美国国家科学院院刊》等国际顶级期刊发表论文112篇，申请专利300余项，获授权专利80余项。
 
深港脑院科研团队在产业化转移转化方面也倾尽全力，取得了卓有成效的成绩。比如，王立平研究员在光遗传技术研发、光／神经界面构建、神经环路示踪、精准调控等方面开展了一系列的工作，从2012年到2020年，连续举办九届“全国光遗传技术培训班”，将上述关键技术辐射到国内400余家实验室，为这项技术在国内的普及、降低国内同行的“试错成本”做出重要的贡献。近年来，这项技术以及其他神经环路示踪、调控技术的广泛应用在神经环路层面引发机制研究领域的革命，回答了许多传统研究方法无法回答的科学问题。
 
王立平团队与蔚鹏飞团队多层次合作，在计算行为学领域取得新进展。基于对动物本能防御行为的研究积淀，结合前沿的计算机视觉和机器学习技术，自主研发了全新的高精度动物行为三维重建和自动化表型鉴定的新系统。此系统创新性地整合了三维行为采集、层次化行为分解，构建行为图谱，并在自闭症小鼠疾病模型上发现了潜在的刻板行为。王立平透露：“已有20余家意向客户完成专利限定签约，包括上海市精神卫生中心、中山大学、华西第二医院、暨南大学等。后续将实现批量化生产，研发数据分析云平台。”
 
又如，基于嗜神经病毒的研究体系成为神经环路结构研究的主要手段，具有若干已有手段难以比拟的优势：病毒种类繁多、外源基因的装载能力、宿主感染选择性、传播能力与方向、跨突触能力等因素为攻克病毒提供了众多的选择。徐富强研究员及团队在过去十余年里致力于神经环路结构与功能研究新技术新方法的开发及应用，通过整合分子和细胞生物学、遗传学、病毒学、神经生物学、影像学、化学、物理学、生物信息学、生物工程学等学科，建立了以十多类嗜神经病毒为载体，国际上最齐全的神经环路结构与功能可视化研究的工具库，500余种产品多处于世界领先水平，建立的服务平台可为国内外数千家实验室提供支撑，成为脑科学领域研发不可或缺的工具。
 
“我们已转化的相关产品在2021年年销售额超过3000余万元。”徐富强研究员介绍，“国家把基因治疗列为重点产业发展方向，我们的专利技术可以实现抗癌药物的靶向递送及高效生产，一方面，我们要继续改进工具病毒，克服仍存在的关键问题；另一方面，我们针对新型冠状病毒、恶性肿瘤、糖尿病、众多罕见疾病等进行深入研究，利用深圳良好的产业化环境，可能在某些基因治疗上获得突破。”
 
值得一提的是，脑科学与类脑智能、细胞与基因均被列入深圳2022年《关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》中提到的8个未来产业重点发展方向。作为深港脑院中重要研究方向之一的嗜神经病毒的研究体系的建立，同样在支撑罕见神经系统疾病基因治疗领域具有极大的潜能。深港脑院的该研究方向，于2021年初获批国家药监局审批的“细胞和基因治疗药物病毒载体技术研究与评价重点实验室”“国家脑计划”，这对深圳乃至粤港澳大湾区的脑科学、细胞与基因治疗相关产业的发展是一大利好基础。
 
2018年11月，首个基于脑认知规律的服务教育的企业联合实验室挂牌成立，深圳市药物成瘾重点实验室于2020年成立，又联合多个重点实验室推动先进院脑研究最新成果的落地和转化，基于前期基础研发成果的若干高科技公司已获得融资。