一种禁烟药物现在有了一个新的工作——作为一个化学开关来打开或关闭选择的神经元。

这种药物依赖于被称为离子通道的设计蛋白，它控制神经元是否发送信息。通过将这些蛋白质只放在特定的神经元群中，科学家可以瞄准特定细胞的调节，而不影响其他神经元。

该系统由霍华德休斯医学院珍妮亚研究院的组长斯科特·斯特森开发，已经在帮助研究人员解开老鼠和灵长类动物的大脑回路。Sternson及其同事于2019年3月14日发表在《科学》杂志上的报告称，总有一天，它可能会导致人类对癫痫或疼痛等疾病进行更具针对性的治疗。

其他研究这一方法的科学家称为化学遗传学，“经常使用不适合人类治疗的分子，”Sternson说。到人类诊所还有很多步骤，但我们正在缩短这条路线。”

化学遗传学已经存在了大约20年：科学家们已经设计出配对的药物和受体，它们可以改变小鼠神经元的活动。Sternson的系统使用了一种进入大脑的药物，这种药物已经在人类中得到认可。它以直接影响神经元活动的离子通道蛋白为靶点，因此副作用的可能性较小。他说，这可能使它在临床上的最终应用成为可能，这是一个化学遗传学工具还没有克服的障碍。

Sternson的团队在选择禁烟药物伐尼克兰（一种减少尼古丁渴望的药物）之前，仔细研究了几十种已经批准的药物。然后，研究人员调整了两种不同离子通道蛋白的结构，使伐尼克兰（varenicline）更容易结合。当伐尼克兰启动时，一种蛋白质会触发神经元发送信息。另一种是在变容性神经元存在时阻止神经元发送信息。

“这些是迄今为止所描述的最有效的化学遗传受体，”Sternson说。即使是低剂量的伐尼克兰——远远低于戒烟的水平——也会对神经活动产生很大影响。

目前，科学家们可以利用这个系统来绘制神经活动和动物行为之间的联系。Sternson的团队还设计了伐尼克兰的变种，这种变种在靶向蛋白质方面甚至比原变种的剂量更低。

Sternson说：“对于研究应用，你需要尽可能选择工具。”

沿着这条路，选择性地打开或关闭细胞的能力可以为某些疾病提供更精确的治疗燃料。例如，一些患有严重癫痫的患者接受手术切除受影响的部分大脑。仅针对该区域神经元的药物可能是治疗这些患者的一种侵入性较低的方法。Sternson还设想未来的疼痛治疗方法，只将药物发送到受伤部位，而不是整个身体。他说，这对于减少止痛药成瘾的发生率很重要。

Janelia已经将Sternson的技术授权给一家新公司Redpin Therapeutics，该公司正在进行临床前研究。这些实验是最终在人类身上测试技术的第一步。