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光遗传学仍然是一项新技术,可能没有完全实现的潜力,但它可能已经进行了第一次大的升级

虽然光遗传学依赖于光,但索尔克研究所的一项研究声称可以成功地用声音取代光

光遗传学涉及修改生物体的遗传密码,以便通过照射在它们上面的光来激活(或停用)有针对性的脑细胞

当这种技术发展起来时,它是革命性的

它允许科学家以前所未有的方式研究大脑的区域和细胞,并且可以通过激活受疾病影响的组织来提供治疗 - 但它具有局限性

如果细胞需要控制光线,则无需手术将光纤线缆植入这些区域,就无法激活大脑的深部区域

用声音取代光这个过程成本很高,并且可能对电缆必须通过的神经元造成永久性损害

所以这就是Salk研究所的目标 - 旨在用超声波代替光

“与光相比,低频超声波可以在没有任何散射的情况下穿过身体,”Salkant分子神经生物学实验室的助理教授,该研究的高级作者Sreekanth Chalasani说

“当你想在不影响其他地区的情况下刺激大脑深处的区域时,这可能是一个很大的优势,”Chalasani实验室的博士后研究员,该论文的共同作者斯图尔特易卜生补充道

根据发表在Nature Communications上的这项研究,该团队与线虫C. elegans合作,试图找到一种用声音替代光的方法

首先,他们必须确保波浪能够在蠕虫内部传播,并且他们发现线虫外面的微气泡是必要的

“微泡随着超声压力波的增长而缩小,”易卜生解释道

“然后,这些振荡可以无创地传播到蠕虫中

”然后,他们发现了一种称为TRP-​​4的膜离子通道,当暴露于声波并激活细胞时,它会打开

他们将这些通道植入通常不具有它们的神经元中,并发现它们仍然对超声波有反应

更广泛的应用TRP-4目前仅在秀丽隐杆线虫中被操纵,但它可以通过遗传操作添加到任何生物体中

如果然后将微泡注入血流中,这可以允许超声波传输到组织中,将其带到感兴趣的神经元

从那里,TRP-4将激活

TRP-4本身与钙离子一起使用,这意味着它的应用不仅限于大脑 - 身体中的许多其他细胞被钙进入细胞激活,就像肌肉组织一样

然而,其最大的影响仍可能是神经科学

“真正的奖赏将是看看这是否可以在哺乳动物大脑中发挥作用,”Chalasani说

(他的团队已经开始在小鼠中使用这种方法进行研究

)“当我们为人类进行治疗时,我认为我们使用非侵入性超声遗传学方法比使用光遗传学方法更好

” - 特写图片:Salk Institute

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