美国院士Cell:将光遗传学与药理学结合

 

最近,一个跨学科的研究团队,制备了一种可遥控的光流体植入设备,可同时向神经元传递药物和光信号,从而提供了经验和临床价值。相关研究结果发表在最近的国际顶级期刊《Cell》。

在过去的十年中,药理学和光遗传学技术,在神经元水平上为研究人员提供了关于“大脑内部运作方式”的无数见解。但是,将这两种技术相结合,已被证明是一个挑战——尤其是,如果科学家们想在更自然的环境中调查神经信号,金属插管和光纤电缆是这类研究所必需的。

 

华盛顿大学医学院神经生物学副教授Michael Bruchas说:“很长一段时间以来,人们一直都使用插管。但当你使用这些技术时,可能会有组织的位移、病变和炎症。它们也可能会阻碍这些动物的四处走动,是一种很有压力的体验。在我们实验室里,我们研究情感行为和压力,——我们非常想了解,在特定大脑回路中的不同受体是如何运作的。所以我们想找到一种方法,来开展传统光遗传学,同时也具有一个平台,能够以一种微创的方式传递药物。”  Bruchas和美国工程院院士、伊利诺伊大学香槟分校的John Rogers教授,及其带领的材料科学家和工程师团队一起,创建了一种新的光流体植入装置,大约是人类头发的大小,厚80微米和宽500微米,比目前使用的插管和光纤光缆要薄得多。Bruchas说:“有了这种新的工具,我们可以有效地打开和关闭同一动物的行为——所有这一切是以无线的方式、使用遥控器完成的。这项技术——将光遗传学和药理学结合,将使我们能够回答关于‘当它们调节应激行为时,在不同的脑电路中会发生什么’的一些真正新的和具体的问题。”

Bruchas强调,这种植入设备将来也可能转化为诊床。他说:“你可以想象,一个带有许多种电能传感器的闭环系统,能通过大脑的活动来感觉到癫痫发作的情况,然后立即打开对应药物并传递到所需的部位。它能够对于药物有效的时间、然后将其定位到一个部位,具有很多的价值。这里有很多种可能性。”