美國科學(xué)家發(fā)明了一種“聲學(xué)遺傳學(xué)”新技術(shù)，能用超聲波有選擇地激活大腦、心臟和其他組織中的細(xì)胞和分子。這種新技術(shù)使用了與醫(yī)學(xué)超聲影像同類的超聲波，但比以光學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)方法可能更具優(yōu)勢。相關(guān)論文發(fā)表在15日出版的《自然·通訊》雜志上。
光學(xué)遺傳學(xué)通過添加光敏感通道蛋白來觀察目標(biāo)神經(jīng)。將一束激光照射到細(xì)胞上，研究人員可以選擇性地打通某些通道，激活或沉默目標(biāo)神經(jīng)。但光學(xué)方法對深藏在大腦中的細(xì)胞無能為力，通常必須實施外科手術(shù)植入光纖電纜，且光線很容易散射而不集中。
論文高級作者、索爾克生物研究所分子神經(jīng)生物學(xué)實驗室副教授斯瑞肯斯·查拉薩尼表示，基于超聲波的新方法不僅能操縱神經(jīng)和其他細(xì)胞，且能夠穿透身體而不發(fā)生散射，這是刺激大腦深處而不影響其他區(qū)域的最大優(yōu)勢所在。
查拉薩尼團(tuán)隊首先在秀麗隱桿線蟲中證實，微氣泡在低頻超聲波的作用下增大和縮小，可被無創(chuàng)地振蕩到蟲體內(nèi)；然后發(fā)現(xiàn)被稱為“TRP-4”的膜離子通道對超聲波有所反饋。當(dāng)超聲波撞擊微氣泡進(jìn)入蟲體的時候，產(chǎn)生的機(jī)械變形可打開TRP-4通道并激活細(xì)胞。鑒于此，他們嘗試將TRP-4加入到神經(jīng)元中并成功激活了通常對激光沒反應(yīng)的神經(jīng)元。
到目前為止，新方法只應(yīng)用于線蟲神經(jīng)元。查拉薩尼團(tuán)隊接下來會將微氣泡注入到血液中，超聲波可以無創(chuàng)地到達(dá)包括大腦在內(nèi)的任何人體組織。他們已經(jīng)開始將之用于小鼠試驗中。
查拉薩尼補(bǔ)充道，光學(xué)遺傳學(xué)和聲學(xué)遺傳學(xué)兩種方法在將來對人類疾病治療中都會作用非凡。但在真正應(yīng)用于人類之前，還需研究光線通道或超聲敏感通道在目標(biāo)細(xì)胞中的安全性。
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