發(fā)布日期：2018-03-09
doi:10.1038/s41467-018-03212-0
近日，來(lái)自復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》上在線(xiàn)發(fā)表的一項(xiàng)發(fā)明，有望為視網(wǎng)膜退行性疾病帶來(lái)治療的希望——他們帶來(lái)的一款人造光感受器，讓失明小鼠重新對(duì)光產(chǎn)生了應(yīng)答！
人造光感受器是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。此類(lèi)設(shè)備有望通過(guò)與受損的視網(wǎng)膜進(jìn)行連接，人為將光信號(hào)轉(zhuǎn)為神經(jīng)信號(hào)，幫助患者重見(jiàn)光明。然而，此類(lèi)設(shè)備卻有著自身的局限——為了產(chǎn)生并傳導(dǎo)信號(hào)，它們需要植入一個(gè)額外的微電子處理器，這限制了人造光感受器在體內(nèi)的應(yīng)用。如果能打破這一限制，無(wú)疑能拓展此類(lèi)設(shè)備的應(yīng)用前景。
這正是這支研究團(tuán)隊(duì)的突破所在。復(fù)旦大學(xué)的鄭耿鋒教授、張嘉漪研究員與同事們一道，研發(fā)出了一種涂有金納米粒子層的二氧化鈦納米線(xiàn)陣列。這種創(chuàng)新材料可以用作人造光感受器，替代視網(wǎng)膜關(guān)鍵細(xì)胞的功能。具體來(lái)說(shuō)，由于這些材料的特殊屬性，在光的刺激下，它們能產(chǎn)生電壓，從而有望刺激鄰近的神經(jīng)元，產(chǎn)生視覺(jué)應(yīng)答。
▲此類(lèi)材料的設(shè)計(jì)（圖片來(lái)源：《Nature Communications》）
在小鼠實(shí)驗(yàn)中，這款特殊材料的效果得到了驗(yàn)證。研究人員們發(fā)現(xiàn)，它們能重塑視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)綠光、藍(lán)光、以及近紫外光的響應(yīng)。在空間維度上，新材料能達(dá)到的分辨率優(yōu)于100微米！
這些響應(yīng)究竟是來(lái)自視網(wǎng)膜雙極細(xì)胞在光感受器的作用下，向神經(jīng)節(jié)細(xì)胞傳導(dǎo)的信號(hào)？還是直接來(lái)自于后者的直接激活？這是一個(gè)重要的問(wèn)題。只有前者才說(shuō)明人造光感受器能行使正常情況下的視網(wǎng)膜功能。為了區(qū)分兩者，研究人員們進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)小鼠中施用了谷氨酸受體拮抗劑。在正常情況下，這類(lèi)拮抗劑能阻斷雙極細(xì)胞向神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)。后續(xù)研究表明，在此類(lèi)拮抗劑施用的短短4分鐘后，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)光的響應(yīng)就消失了。而當(dāng)研究人員們洗去拮抗劑后，這些響應(yīng)又得到了恢復(fù)。這一研究結(jié)果清楚地表明，此類(lèi)人造光感受器很好地保留了視網(wǎng)膜環(huán)路應(yīng)有的正常功能。
▲我們期待這項(xiàng)研究能早日造福有視覺(jué)缺陷的患者（圖片來(lái)源：Pixabay）
后續(xù)研究則發(fā)現(xiàn)，初級(jí)視覺(jué)皮層里的神經(jīng)元在植入該納米線(xiàn)陣列后，對(duì)光產(chǎn)生了響應(yīng)。盡管我們無(wú)法從小鼠口中確認(rèn)它們能重見(jiàn)光明，但種種實(shí)驗(yàn)結(jié)果都支持這一觀(guān)點(diǎn)。
研究人員們指出，此類(lèi)技術(shù)將來(lái)有望應(yīng)用于人類(lèi)患者，為罹患視網(wǎng)膜退行性疾病的患者帶來(lái)新的治療方案。我們期待這項(xiàng)來(lái)自中國(guó)科學(xué)家的發(fā)明能盡早得到應(yīng)用！
參考資料：
[1] Nanowire arrays restore vision in blind mice
來(lái)源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯
