英國(guó)《自然》雜志6日在線發(fā)表了一項(xiàng)生物醫(yī)學(xué)工程新突破：一種通過(guò)電刺激和光輸入來(lái)控制神經(jīng)活動(dòng)的生物光電子系統(tǒng)研發(fā)成功，美國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中已可以恢復(fù)大鼠的膀胱功能。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研發(fā)和測(cè)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(xué)采用工程系統(tǒng)刺激神經(jīng)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(shù)，即利用光控制活細(xì)胞（一般是神經(jīng)細(xì)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(chǎn)生意外的副作用。

 

　　此次，美國(guó)西北大學(xué)約翰·羅格、圣路易斯華盛頓大學(xué)羅伯特·季里奧及他們的同事，開發(fā)了一個(gè)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(nèi)。植入物包括一個(gè)閉環(huán)（自調(diào)節(jié)）系統(tǒng)和若干互聯(lián)組件：一個(gè)傳感器，用以監(jiān)測(cè)膀胱充盈情況；一對(duì)微尺度LED，用以照射膀胱進(jìn)行光遺傳學(xué)控制；一個(gè)無(wú)線單元，用以為系統(tǒng)提供動(dòng)力；一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置。他們向動(dòng)物膀胱內(nèi)“引入”對(duì)光信號(hào)敏感的視蛋白。借助病毒載體，這些視蛋白得以在神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)，使神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)能夠被光信號(hào)開關(guān)所控制。

 

　　實(shí)驗(yàn)顯示，大鼠對(duì)上述裝置耐受良好，在植入后的7天內(nèi)，未觀察到明顯炎癥反應(yīng)或體重／運(yùn)動(dòng)變化。

 

　　該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)識(shí)別病理類型，并觸發(fā)LED以光遺傳學(xué)方式刺激特定的膀胱神經(jīng)作出反應(yīng)。最后，大鼠恢復(fù)了正常的膀胱功能。研究人員表示，目前還需要進(jìn)一步的測(cè)試和適當(dāng)?shù)谋壤龜U(kuò)展，才有可能將該系統(tǒng)應(yīng)用于人類。但研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該技術(shù)原理有望帶來(lái)較為廣泛的生物學(xué)應(yīng)用。

 

　　總編輯圈點(diǎn)

 

　　生物電子醫(yī)學(xué)是生物學(xué)和電子信息學(xué)的結(jié)合，常能產(chǎn)生一些奇妙的解決方案。這一次，美國(guó)的研究者們往大鼠體內(nèi)植入了一個(gè)生物光電子系統(tǒng)，讓神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)被光信號(hào)開關(guān)控制。盡管體內(nèi)有盞“燈”，但大鼠表現(xiàn)得“沒(méi)毛病”，還真靠著這套系統(tǒng)恢復(fù)了正常膀胱功能。看起來(lái)簡(jiǎn)直新奇又可愛(ài)。有麻省理工學(xué)院的專家評(píng)論，對(duì)操控神經(jīng)系統(tǒng)用于疾病治療的領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作是一大進(jìn)步。如果光遺傳學(xué)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。

 

　　（記者：張夢(mèng)然）