研究人员通过基因筛选确定了调节小鼠睡眠的前两个基因

研究人员已经确定了前两个调节深度睡眠和做梦时间的核心基因，他们认为这一关键进展将导致发现控制睡眠的相关基因网络。

Peter O'Donnell Jr. Brain Institute的这项研究在老鼠身上证明了一个基因控制着非快速眼动睡眠(包括深度睡眠)的时间。第二种基因控制快速眼动睡眠的数量或需要，与生动的梦境有关。这些发现为解释睡眠是如何工作的以及确定更好地治疗睡眠障碍的潜在靶点提供了一个关键的分子切入点。

“这项研究只是个开始。我们相信这两个基因是众多调节睡眠的基因中的第一个，”该研究的合著者约瑟夫·s·高桥博士说，他是德克萨斯大学西南医学中心奥唐纳脑科学研究所的神经科学主席，也是霍华德·休斯医学研究所的研究员。

之前的研究已经确定了调节清醒和睡眠之间切换的基因。但直到最近的研究自然在美国，科学家们还不知道是什么机制控制着对非快速眼动睡眠的渴望或需求，也不知道快速眼动睡眠的时长。

为了找到答案，研究人员使用了一种正向遗传方法，他们用脑电图(EEG)监测8000只小鼠的脑电波来筛查睡眠障碍。他们发现了两个值得注意的不同谱系:

• 困了-一只他们叫的老鼠困了它们的非快速眼动睡眠比正常小鼠多50%，没有任何其他明显的缺陷，这是由S替代诱导激酶3 Sik3 (Sik3)基因。
• 无梦的老鼠研究人员称无梦的严重缺乏快速眼动睡眠，这是一种以快速眼球运动和生动梦境为特征的休息阶段。这种缺陷是由基因突变引起的钠泄漏通道无选择性的（Nalcn)基因。

研究人员将这些相同的突变引入正常小鼠体内，并观察到它们的睡眠行为发生了相应的变化。

“我们希望这是通往黑盒子的入口，解释我们的睡眠是如何被调节的，”高级合著者Masashi Yanagisawa博士说，他是德克萨斯大学西南分校分子遗传学兼职教授，前HHMI研究员。他现在是日本筑波大学国际综合睡眠医学研究所(IIIS)的主任，大多数小鼠都在筑波大学接受了筛选。

正常的睡眠模式包括短时间的快速眼动睡眠，周围是较长时间的非快速眼动睡眠，在大多数年轻人中约占晚上休息时间的四分之一。许多形式的睡眠障碍扭曲了这些模式。因为Sik3而且Nalcn基因刚刚被鉴定出来，目前还没有证据表明它们与人类已知的睡眠障碍有直接联系。

然而，尽管快速眼动睡眠的作用和重要性仍存在争议，但许多科学家都认为，这一休息阶段与情绪记忆的形成和应对负面经历有关。因此，缺乏快速眼动睡眠可能会导致创伤后应激障碍(PTSD)等疾病。

柳泽博士说:“至少在理论上，这项研究为创造新的睡眠调节药物开辟了未来的可能性，但这将发生在遥远的未来。Sik3而且Nalcn可能是新药的分子靶点。

高桥博士在二十年前使用正向遗传学方法取得了具有里程碑意义的发现时钟调节人体生物钟的基因。这一发现使他的团队发现了一个由20多个其他相关基因组成的网络。

高桥博士说，他预计睡眠基因的筛选会产生更多的基因，可能会形成一个比生物钟基因大得多的基因群，因为睡眠影响大脑的更多部位。

目前尚不清楚该网络中的其他基因在调节睡眠方面起多大作用。高桥实验室发现，只有少数时钟基因在更大的网络中起着至关重要的作用。

“如果睡眠也是如此，这将是一个简单而具有启发性的发现，”高桥博士说，他是Loyd B. Sands神经科学杰出主席和2016年彼得·法雷尔睡眠医学奖的获得者。

高桥博士说，他多年来一直想对睡眠突变体进行这样的基因筛查，但不得不克服后勤问题才能进行大规模的努力。大多数小鼠研究涉及的动物不超过几十只，但柳泽博士迅速扩大和优化了他的实验室筛选大量小鼠的能力，最初是在德克萨斯大学西南分校，现在是在他在日本的研究所。

“大多数人会说，要对8000只老鼠进行筛查，工作量太大了，”高桥博士说。他解释说，除了其他步骤外，每只老鼠都必须通过外科手术连接脑电图读数。“从技术上讲，这个项目非常具有挑战性。”