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新型光控腦細(xì)胞“開關(guān)”問世

發(fā)布時(shí)間:2024-6-12來源:青島市科學(xué)技術(shù)局點(diǎn)擊:返回列表

科技日報(bào)北京5月27日電 (記者張夢然)杜克-新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員發(fā)現(xiàn),一種新型光敏蛋白能夠利用光關(guān)閉腦細(xì)胞,這為研究大腦功能提供了一種前所未有的有效工具。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期的《自然·通訊》上。
 
光遺傳學(xué)是一種通過生物工程改造特定細(xì)胞,使其包含能充當(dāng)開關(guān)的光敏蛋白技術(shù)。攜帶光遺傳開關(guān)的神經(jīng)元和神經(jīng)細(xì)胞,可用于研究不同細(xì)胞如何參與各種腦回路和行為模式。
 
研究人員發(fā)現(xiàn),一種特定的通道——鉀通道視紫紅質(zhì),可作為調(diào)節(jié)3種關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(魚、蠕蟲和蒼蠅)腦細(xì)胞活動(dòng)的有效工具。鉀通道就像細(xì)胞膜上的小門,當(dāng)暴露在光線下時(shí),小門就會打開,讓鉀離子流過,幫助平息腦細(xì)胞活動(dòng)。
 
鉀離子對于人體細(xì)胞的電功能至關(guān)重要,而鉀通道是存在于細(xì)胞膜中的一種特殊蛋白質(zhì)。它們調(diào)節(jié)鉀離子在細(xì)胞膜上的流動(dòng),以維持各種細(xì)胞過程,對神經(jīng)沖動(dòng)傳遞、肌肉收縮和細(xì)胞液平衡起關(guān)鍵作用。
 
光觸發(fā)時(shí),新的鉀通道讓鉀離子離開神經(jīng)元,從而改變跨膜電梯度。這種超極化變化使神經(jīng)元難以產(chǎn)生動(dòng)作電位。如果沒有動(dòng)作電位,神經(jīng)元與其他細(xì)胞的通信就會受到極大抑制甚至沉默。
 
新成果為研究腦區(qū)間復(fù)雜相互作用開辟了令人興奮的途徑,也為探索神經(jīng)退行性、神經(jīng)發(fā)育和精神疾病背后的病理機(jī)制提供了有前途的方法。這些工具將為科學(xué)家提供深入探索大腦內(nèi)部機(jī)制的途徑,推動(dòng)對大腦功能的全面理解,為攻克多種腦部疾病奠定基礎(chǔ),以實(shí)現(xiàn)有效治療。
 
【總編輯圈點(diǎn)】
 
光遺傳學(xué)2005年才誕生。它通過在神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)光敏蛋白,響應(yīng)不同波長的光刺激實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)功能的調(diào)控。人類擁有了這種精準(zhǔn)操控大腦的工具,對神經(jīng)元之間作用的理解也更深入了。光遺傳學(xué)應(yīng)用無疑是神經(jīng)科學(xué)研究的跨越式進(jìn)步。目前,科學(xué)家正在嘗試?yán)霉膺z傳學(xué)手段治療嗜睡、抑郁、恐懼、焦慮、疼痛等各種頑疾,甚至還有嘗試治療失明、老年癡呆和糖尿病的項(xiàng)目。未來,“一束光照亮生命”將不僅僅是個(gè)美好愿望。 

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