大脑由上千亿神经元通过突触连接构成复杂网络。其中，电突触能让电信号在细胞间快速直接传递，对神经环路功能至关重要。能否像工程师编辑电路一样，精准增强或减弱特定脑区之间的电连接，从而理解和治疗神经系统疾病？

2026年5月13日，杜克大学Kafui Dzirasa团队在Nature 在线发表题为“Long-term editing of brain circuits using an engineered electrical synapse”的研究论文，该研究团队从鱼类中“借来”特殊分子元件，通过精巧的蛋白质工程，成功打造出一种仅能在指定两类细胞间建立“专属电通路”的新型分子工具，首次在哺乳动物大脑中实现了对特定神经连接的高精度、功能性编辑。

难题：传统“分子导线”的脱靶风险

此前，科学家通过在神经元中异源表达哺乳动物自身的连接蛋白（如Cx36），尝试构建人工电突触。但这如同使用“万能接头”：表达相同连接蛋白的所有细胞都可能彼此连接，极易在密集的脑组织中造成“脱靶”干扰，导致功能紊乱。这严重限制了该技术在复杂哺乳动物大脑中的应用。

灵感：来自鱼类的“配对锁”

研究团队将目光转向自然界的精妙设计。美洲白鲈体内存在两种特殊的连接蛋白——Cx34.7和Cx35。它们能像一把锁和一把钥匙一样，特异性相互配对形成异型缝隙连接，且这个连接具有方向性（整流特性），但二者不与鱼体内其他连接蛋白结合。这为实现“特异性连接”提供了完美蓝图。

通过筛查来识别具有完全异型性结合方式的突变型连接蛋白（connexin）半通道对（图源自Nature ）

设计：创造只认彼此的“分子对”

研究人员对这对鱼类连接蛋白进行了深入分析与工程化改造。他们通过结构分析、计算模拟和体外实验，解析了它们特异性相互识别的关键结构域。基于此，他们对蛋白进行定向设计，进一步强化其相互结合的倾向，并确保它们与小鼠等哺乳动物大脑中内源的各种连接蛋白完全“不兼容”。这就造出了一对高度特异性的“分子配对锁”：只有当表达Cx34.7的细胞遇到表达Cx35的细胞时，才会在两者间架起“电桥”。

验证：从线虫到小鼠的精准调控

团队将这套命名为 LinCx 的系统在两种模式生物中进行了验证：

在线虫中：将这对蛋白分别引入通常不直接连接的两类神经元，成功在它们之间创建了新的功能性电突触，并能特异性调控线虫的转向行为。

在小鼠中：这是关键突破。在海马体神经元中，研究人员分别将这对工程蛋白转入两类不同的细胞。结果显示，只有同时表达配对接头蛋白的细胞之间形成了有效的电耦合，成功增强了特定环路的信息流，并且未干扰大脑固有的其他连接。这首次证明，该工具能在拥有海量同类细胞的哺乳动物大脑中实现精准的“细胞类型特异性”环路编辑。

意义：打开神经研究与治疗的新窗口

这项研究开发了一种前所未有的精准神经环路编辑工具。它不仅为神经科学家研究特定神经连接的功能提供了强大武器，更重要的是，为未来神经精神疾病的精准干预带来了全新可能。例如，未来或可通过在疾病环路中失调的两种细胞群里分别表达配对的LinCx蛋白，特异性地增强或抑制它们之间的连接，从而纠正异常的网络活动，为帕金森病、癫痫乃至某些精神疾病提供极具潜力的全新治疗策略。这项研究标志着神经科学从“观察与解读”大脑连接，向“设计与修复”特定连接的革命性迈进。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10501-y