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光电遗传学领域是采用基因编码的转换器在光照条件下操控神经元开启或关闭,目前已经迈出了第一步——科学家创造了一款可植入灵活无线设备,在体内的疼痛信号传到大脑之前可预先激活或潜在阻断。
之前使用光激活动物神经细胞的科学家将动物附着在电线上,限制其活动。
发表在自然生物技术杂志上的一项新研究中,密苏里州圣路易斯华盛顿大学药学院和伊利诺伊大学研究人员已经创造了一种灵活设备的无线技术,该设备可以在皮肤下植入——无需电池。
他们期待这种植入器设备有一天会被用来阻断身体不同部位的疼痛,而这种疼痛是其他治疗方法不能治愈的。
“我们的最终目标是提供一种“开关”,在疼痛信号远未到达大脑之前就将其关闭,利用这种技术来治疗特殊部位的疼痛”,华盛顿大学疼痛中心,研究作者Robert W. Gereau IV教授说。
他解释说,以前这样的设备必须“挂靠”到骨骼,而新设备通过缝合可以附在身体适当部位。
这些新灵活装置的好处在于,含有microLED灯光来激活特定神经细胞,使科学家可以操控脊髓或中枢神经系统之外其他位置的神经元。
“相同的技术可用于阻断疼痛”
最近的研究中,Gereau教授和他的同事尝试用特殊神经细胞上含光敏感蛋白的基因工程小鼠来试验。
为了证实他们的植入设备可以阻断神经细胞内的疼痛通路,研究小组用光触发了疼痛反应;当小鼠通过迷宫内的一块特定区域,研究者激活设备,引起小鼠不适感。然后,当小鼠离开该地区,装置关闭,不适感清除。
可以理解的是,老鼠很快就学会了避开迷宫中的特定区域。
研究人员解释,因为这个小设备很灵活,并且可以用线缝合在适当部位,有希望用在膀胱、胃、肠、心脏或其它器官周围。
尽管研究表明他们的设备仅能够给小鼠传递疼痛,但他们解释说,相同的技术现在可用于阻断这些疼痛信号,给目前无法治愈的疼痛患者带来新的希望。
谈到这项研究结果,研究人员写道:
“我们通过调节外周和脊椎疼痛线路,阐述了这种设备用在科研,或是未来脑外光电遗传学临床应用领域都具有很大的潜力,证明了这种技术力量的强大”。
Gereau教授和他的同事解释说,他们设计的植入设备带有简单的制造流程记忆,允许进行批量生产;正因如此,这些装置随时可用。