發(fā)布日期:2018-03-09
doi:10.1038/s41467-018-03212-0
近日,來自復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的研究團(tuán)隊在《Nature Communications》上在線發(fā)表的一項發(fā)明,有望為視網(wǎng)膜退行性疾病帶來治療的希望——他們帶來的一款人造光感受器,讓失明小鼠重新對光產(chǎn)生了應(yīng)答!
人造光感受器是近年來的研究熱點。此類設(shè)備有望通過與受損的視網(wǎng)膜進(jìn)行連接,人為將光信號轉(zhuǎn)為神經(jīng)信號,幫助患者重見光明。然而,此類設(shè)備卻有著自身的局限——為了產(chǎn)生并傳導(dǎo)信號,它們需要植入一個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,無疑能拓展此類設(shè)備的應(yīng)用前景。
這正是這支研究團(tuán)隊的突破所在。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。具體來說,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)生視覺應(yīng)答。
▲此類材料的設(shè)計(圖片來源:《Nature Communications》)
在小鼠實驗中,這款特殊材料的效果得到了驗證。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?還是直接來自于后者的直接激活?這是一個重要的問題。只有前者才說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)一步在實驗小鼠中施用了谷氨酸受體拮抗劑。在正常情況下,這類拮抗劑能阻斷雙極細(xì)胞向神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的信號傳導(dǎo)。后續(xù)研究表明,在此類拮抗劑施用的短短4分鐘后,神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對光的響應(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。
▲我們期待這項研究能早日造福有視覺缺陷的患者(圖片來源:Pixabay)
后續(xù)研究則發(fā)現(xiàn),初級視覺皮層里的神經(jīng)元在植入該納米線陣列后,對光產(chǎn)生了響應(yīng)。盡管我們無法從小鼠口中確認(rèn)它們能重見光明,但種種實驗結(jié)果都支持這一觀點。
研究人員們指出,此類技術(shù)將來有望應(yīng)用于人類患者,為罹患視網(wǎng)膜退行性疾病的患者帶來新的治療方案。我們期待這項來自中國科學(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
來源:學(xué)術(shù)經(jīng)緯