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Nature子刊突破性成果用光控制骨骼肌《新闻》

发布时间:2020-09-15 01:47:52 阅读: 来源:切带机厂家

网导读:德国Bonn大学的研究人员通过光遗传学技术,让小鼠咽喉的肌肉变得对光敏感。用光刺激喉肌不仅可以揭示其作用机制,还有望治疗喉麻……

德国Bonn大学的研究人员通过光遗传学技术,让小鼠咽喉的肌肉变得对光敏感。用光刺激喉肌不仅可以揭示其作用机制,还有望治疗喉麻痹(laryngealparalysis)导致的发声和呼吸困难。这一成果发表在六月二日的NatureCommunications杂志上。

光遗传学技术将编码光敏蛋白(channelrhodopsin)的基因插入细胞,让原本应答电信号的细胞能够对光刺激做出反应。2005年科学家们首次用光遗传学技术改造了神经元,在那以后该技术就成为了研究大脑和神经系统的标准工具。不过,光遗传学技术在神经科学以外的应用还比较少。

这项研究展示了光遗传学技术解决重要医学问题的潜力,加州大学的生理学家JulioVergara说。

此前,Bonn大学的研究人员曾经用光遗传学技术对小鼠心肌进行过改造。骨骼肌遵从的规则与心脏不同,文章的共同作者,Bonn大学的PhilippSasse说。骨骼肌里的每个肌纤维都能单独收缩,可以非常精确的控制肌肉运动和肌肉强度。

研究人员通过基因工程改造,让小鼠喉肌生产光敏蛋白channelrhodopsin。甲状腺手术和神经疾病都有可能引起喉麻痹,导致喉肌无法在呼吸时打开。通过电刺激治疗喉麻痹的效果并不好,Sasse说。因为呼吸道的肌纤维排列得很紧密,电极很难在不影响其他肌纤维的情况下进行刺激,除非先用肉毒杆菌毒素处理。此外,植入电极并不舒适,而且会快速降解。

研究表明,用光刺激肌纤维能够实现更精确的控制。在理论上,光遗传学将来可以治疗多种运动障碍,Vergara说。在许多疾病中,神经虽然降解了但肌肉还有活力。能够稳定肌肉的任何方法,都有望带来治疗疾病的希望,他说。

研究人员希望明年对猪进行光遗传学的活体实验,因为猪有一些特别的优势。举例来说,猪的气管比小鼠大,其形态和大小与人类更为相似。适合猪的发光设备,也可能适用于人类,Sasse说。

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