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科學研究：用細胞搭建生物電路
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科學研究：用細胞搭建生物電路
圖片來源：Pixabay
細胞是構成人體最基本的單元，一項最新的研究或許可以讓科學家把細胞當作原材料，開展一些既新穎又有趣的嚐試。
卡爾·戴瑟洛斯（Karl Deisser-oth）是美國斯坦福大學的精神病學家兼生物工程師，在今年3月的《科學》雜誌上，他所在的團隊發表了一項研究，報道了如何使特定的細胞表麵產生載電或阻電聚合物。這項工作有望讓研究人員在未來使用細胞建造大規模的結構，或者改善假肢與大腦之間的連接。
圖片來源：Pixabay
從中期來看，這項技術在生物電療領域有一定的應用前景，因為它可以用於傳遞治療性的電脈衝。
長期以來，研究人員專注於研究如何在避免損壞周圍組織的同時，向生物體內引入導電或阻電聚合物。畢竟刺激特定的細胞（比如幹預癲癇發作）比向整個機體注入藥物精確得多，而後者會引發大量副作用。
不過，目前引入生物電的方法依然有很多缺點，例如現有手段無法對細胞加以區分，隻能直接作用於大量細胞。
這項全新的技術利用病毒將目標基因傳遞給特定類型的細胞，並誘導它們在表麵產生Apex2酶。這種酶會激發前體分子和細胞間的過氧化氫發生化學反應，進而使前體分子融進靶細胞上的聚合物中。
凱文·奧托（Kevin Otto，並未參與這項研究）是美國佛羅裏達大學的生物醫學工程師，曾在《科學》上與合作者發表了關於這項研究的評論。他說：“該研究的創新之處在於，將多個新興領域集中在一個案例中，在活體組織內利用合成生物學組裝導電聚合物，並使細胞相互連接，這一點非常新穎。”
研究人員分別在齧齒動物腦細胞、人工培養的腦細胞和蠕蟲中測試了整個過程，並監測了細胞的功能。他們還向活鼠的大腦內注射了相關成分，以此證明這種方法的安全性。
圖片來源：Pixabay
評論提到，這項研究提高了刺激神經元的精確度，這將為改善抑鬱症或治療帕金森病奠定基礎。它還能精確地鎖定那些向大腦傳遞信息的細胞，而這有可能為截肢者佩戴的假肢賦予知覺。
戴瑟洛斯看到了這項研究更廣闊的應用前景。他說：“我們能夠通過基因定位，在特定的細胞體內構建結構，因此能夠隻在目標細胞內建造我們需要的東西。這非常令人興奮，也具有很廣闊的前景。這是對基本科學問題的探索：我們能做什麽？我們能在生物體內利用它們的結構複雜性構建什麽？”
不過，這項技術目前仍然麵臨一些障礙。奧托說：“對於在人體內開展基因治療，還存在一些監管上的障礙。”另外，這項技術的耐久性，以及在更高級物種中的可行性也有待進一步驗證。
撰文：西蒙·梅金（Simon Makin）
翻譯：馬曉彤
文章來源：環球科學
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細胞是構成人體最基本的單元，一項最新的研究或許可以讓科學家把細胞當作原材料，開展一些既新穎又有趣的嚐試。
卡爾·戴瑟洛斯（Karl Deisser-oth）是美國斯坦福大學的精神病學家兼生物工程師，在今年3月的《科學》雜誌上，他所在的團隊發表了一項研究，報道了如何使特定的細胞表麵產生載電或阻電聚合物。這項工作有望讓研究人員在未來使用細胞建造大規模的結構，或者改善假肢與大腦之間的連接。
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從中期來看，這項技術在生物電療領域有一定的應用前景，因為它可以用於傳遞治療性的電脈衝。
長期以來，研究人員專注於研究如何在避免損壞周圍組織的同時，向生物體內引入導電或阻電聚合物。畢竟刺激特定的細胞（比如幹預癲癇發作）比向整個機體注入藥物精確得多，而後者會引發大量副作用。
不過，目前引入生物電的方法依然有很多缺點，例如現有手段無法對細胞加以區分，隻能直接作用於大量細胞。
這項全新的技術利用病毒將目標基因傳遞給特定類型的細胞，並誘導它們在表麵產生Apex2酶。這種酶會激發前體分子和細胞間的過氧化氫發生化學反應，進而使前體分子融進靶細胞上的聚合物中。
凱文·奧托（Kevin Otto，並未參與這項研究）是美國佛羅裏達大學的生物醫學工程師，曾在《科學》上與合作者發表了關於這項研究的評論。他說：“該研究的創新之處在於，將多個新興領域集中在一個案例中，在活體組織內利用合成生物學組裝導電聚合物，並使細胞相互連接，這一點非常新穎。”
研究人員分別在齧齒動物腦細胞、人工培養的腦細胞和蠕蟲中測試了整個過程，並監測了細胞的功能。他們還向活鼠的大腦內注射了相關成分，以此證明這種方法的安全性。
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評論提到，這項研究提高了刺激神經元的精確度，這將為改善抑鬱症或治療帕金森病奠定基礎。它還能精確地鎖定那些向大腦傳遞信息的細胞，而這有可能為截肢者佩戴的假肢賦予知覺。
戴瑟洛斯看到了這項研究更廣闊的應用前景。他說：“我們能夠通過基因定位，在特定的細胞體內構建結構，因此能夠隻在目標細胞內建造我們需要的東西。這非常令人興奮，也具有很廣闊的前景。這是對基本科學問題的探索：我們能做什麽？我們能在生物體內利用它們的結構複雜性構建什麽？”
不過，這項技術目前仍然麵臨一些障礙。奧托說：“對於在人體內開展基因治療，還存在一些監管上的障礙。”另外，這項技術的耐久性，以及在更高級物種中的可行性也有待進一步驗證。
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