美國(guó)斯坦福大學(xué):用細(xì)胞搭建生物電路

圖片來(lái)源:Pixabay
細(xì)胞是構(gòu)成人體最基本的單元,一項(xiàng)最新的研究或許可以讓科學(xué)家把細(xì)胞當(dāng)作原材料,開(kāi)展一些既新穎又有趣的嘗試。
卡爾·戴瑟洛斯(Karl Deisser-oth)是美國(guó)斯坦福大學(xué)的精神病學(xué)家兼生物工程師,在今年3月的《科學(xué)》雜志上,他所在的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一項(xiàng)研究,報(bào)道了如何使特定的細(xì)胞表面產(chǎn)生載電或阻電聚合物。這項(xiàng)工作有望讓研究人員在未來(lái)使用細(xì)胞建造大規(guī)模的結(jié)構(gòu),或者改善假肢與大腦之間的連接。

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從中期來(lái)看,這項(xiàng)技術(shù)在生物電療領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景,因?yàn)樗梢杂糜趥鬟f治療性的電脈沖。
長(zhǎng)期以來(lái),研究人員專(zhuān)注于研究如何在避免損壞周?chē)M織的同時(shí),向生物體內(nèi)引入導(dǎo)電或阻電聚合物。畢竟刺激特定的細(xì)胞(比如干預(yù)癲癇發(fā)作)比向整個(gè)機(jī)體注入藥物精確得多,而后者會(huì)引發(fā)大量副作用。
不過(guò),目前引入生物電的方法依然有很多缺點(diǎn),例如現(xiàn)有手段無(wú)法對(duì)細(xì)胞加以區(qū)分,只能直接作用于大量細(xì)胞。
這項(xiàng)全新的技術(shù)利用病毒將目標(biāo)基因傳遞給特定類(lèi)型的細(xì)胞,并誘導(dǎo)它們?cè)诒砻娈a(chǎn)生Apex2酶。這種酶會(huì)激發(fā)前體分子和細(xì)胞間的過(guò)氧化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而使前體分子融進(jìn)靶細(xì)胞上的聚合物中。
凱文·奧托(Kevin Otto,并未參與這項(xiàng)研究)是美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師,曾在《科學(xué)》上與合作者發(fā)表了關(guān)于這項(xiàng)研究的評(píng)論。他說(shuō):“該研究的創(chuàng)新之處在于,將多個(gè)新興領(lǐng)域集中在一個(gè)案例中,在活體組織內(nèi)利用合成生物學(xué)組裝導(dǎo)電聚合物,并使細(xì)胞相互連接,這一點(diǎn)非常新穎?!?/div>
研究人員分別在嚙齒動(dòng)物腦細(xì)胞、人工培養(yǎng)的腦細(xì)胞和蠕蟲(chóng)中測(cè)試了整個(gè)過(guò)程,并監(jiān)測(cè)了細(xì)胞的功能。他們還向活鼠的大腦內(nèi)注射了相關(guān)成分,以此證明這種方法的安全性。

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評(píng)論提到,這項(xiàng)研究提高了刺激神經(jīng)元的精確度,這將為改善抑郁癥或治療帕金森病奠定基礎(chǔ)。它還能精確地鎖定那些向大腦傳遞信息的細(xì)胞,而這有可能為截肢者佩戴的假肢賦予知覺(jué)。
戴瑟洛斯看到了這項(xiàng)研究更廣闊的應(yīng)用前景。他說(shuō):“我們能夠通過(guò)基因定位,在特定的細(xì)胞體內(nèi)構(gòu)建結(jié)構(gòu),因此能夠只在目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)建造我們需要的東西。這非常令人興奮,也具有很廣闊的前景。這是對(duì)基本科學(xué)問(wèn)題的探索:我們能做什么?我們能在生物體內(nèi)利用它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性構(gòu)建什么?”
不過(guò),這項(xiàng)技術(shù)目前仍然面臨一些障礙。奧托說(shuō):“對(duì)于在人體內(nèi)開(kāi)展基因治療,還存在一些監(jiān)管上的障礙?!绷硗?,這項(xiàng)技術(shù)的耐久性,以及在更高級(jí)物種中的可行性也有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
撰文:西蒙·梅金(Simon Makin)
翻譯:馬曉彤
文章來(lái)源:環(huán)球科學(xué)


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