發(fā)布日期：2019-01-08
科技日報北京1月7日電 （記者張夢然）英國《自然》雜志6日在線發(fā)表了一項生物醫(yī)學工程新突破：一種通過電刺激和光輸入來控制神經活動的生物光電子系統(tǒng)研發(fā)成功，美國科學家團隊在實驗中已可以恢復大鼠的膀胱功能。經過進一步研發(fā)和測試，該系統(tǒng)或能成為一種治療疾病和器官功能障礙的新方法。
生物電子醫(yī)學采用工程系統(tǒng)刺激神經系統(tǒng)，以緩解疾病癥狀。這類系統(tǒng)可能也融合了光遺傳技術，即利用光控制活細胞（一般是神經細胞）。但是，目前的生物電子系統(tǒng)缺乏靶向特定器官所需的特異性，因此有可能產生意外的副作用。
此次，美國西北大學約翰·羅格、圣路易斯華盛頓大學羅伯特·季里奧及他們的同事，開發(fā)了一個微型生物光電子系統(tǒng)，并將其植入患有藥物誘發(fā)的膀胱功能障礙的雌性大鼠體內。植入物包括一個閉環(huán)（自調節(jié)）系統(tǒng)和若干互聯(lián)組件：一個傳感器，用以監(jiān)測膀胱充盈情況；一對微尺度LED，用以照射膀胱進行光遺傳學控制；一個無線單元，用以為系統(tǒng)提供動力；一個數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置。他們向動物膀胱內“引入”對光信號敏感的視蛋白。借助病毒載體，這些視蛋白得以在神經細胞中表達，使神經細胞的活動能夠被光信號開關所控制。
實驗顯示，大鼠對上述裝置耐受良好，在植入后的7天內，未觀察到明顯炎癥反應或體重/運動變化。
該系統(tǒng)能夠實時自動識別病理類型，并觸發(fā)LED以光遺傳學方式刺激特定的膀胱神經作出反應。最后，大鼠恢復了正常的膀胱功能。研究人員表示，目前還需要進一步的測試和適當?shù)谋壤龜U展，才有可能將該系統(tǒng)應用于人類。但研究團隊認為，該技術原理有望帶來較為廣泛的生物學應用。
總編輯圈點
生物電子醫(yī)學是生物學和電子信息學的結合，常能產生一些奇妙的解決方案。這一次，美國的研究者們往大鼠體內植入了一個生物光電子系統(tǒng)，讓神經細胞的活動被光信號開關控制。盡管體內有盞“燈”，但大鼠表現(xiàn)得“沒毛病”，還真靠著這套系統(tǒng)恢復了正常膀胱功能?？雌饋砗喼毙缕嬗挚蓯?。有麻省理工學院的專家評論，對操控神經系統(tǒng)用于疾病治療的領域來說，這項工作是一大進步。如果光遺傳學的方法真能用于臨床，該工作中用到的方法還將發(fā)揮更重要作用。
來源：科技日報
