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Nature子刊突破性成果:用光控制骨骼肌

2015-06-06 來(lái)源:健客網(wǎng)社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:此前,Bonn大學(xué)的研究人員曾經(jīng)用光遺傳學(xué)技術(shù)對小鼠心肌進(jìn)行過(guò)改造?!肮趋兰∽駨牡囊巹t與心臟不同,”文章的共同作者,Bonn大學(xué)的PhilippSasse說(shuō)?!肮趋兰±锏拿總€(gè)肌纖維都能單獨收縮,可以非常精確的控制肌肉運動(dòng)和肌肉強度?!?

  德國B(niǎo)onn大學(xué)的研究人員通過(guò)光遺傳學(xué)技術(shù),讓小鼠咽喉的肌肉變得對光敏感。用光刺激喉肌不僅可以揭示其作用機制,還有望治療喉麻痹(laryngealparalysis)導致的發(fā)聲和呼吸困難。這一成果發(fā)表在六月二日的NatureCommunications雜志上。

  光遺傳學(xué)技術(shù)將編碼光敏蛋白(channelrhodopsin)的基因插入細胞,讓原本應答電信號的細胞能夠對光刺激做出反應。2005年科學(xué)家們首次用光遺傳學(xué)技術(shù)改造了神經(jīng)元,在那以后該技術(shù)就成為了研究大腦和神經(jīng)系統的標準工具。不過(guò),光遺傳學(xué)技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)以外的應用還比較少。

  “這項研究展示了光遺傳學(xué)技術(shù)解決重要醫學(xué)問(wèn)題的潛力,”加州大學(xué)的生理學(xué)家JulioVergara說(shuō)。

  此前,Bonn大學(xué)的研究人員曾經(jīng)用光遺傳學(xué)技術(shù)對小鼠心肌進(jìn)行過(guò)改造。“骨骼肌遵從的規則與心臟不同,”文章的共同作者,Bonn大學(xué)的PhilippSasse說(shuō)。“骨骼肌里的每個(gè)肌纖維都能單獨收縮,可以非常精確的控制肌肉運動(dòng)和肌肉強度。”

  研究人員通過(guò)基因工程改造,讓小鼠喉肌生產(chǎn)光敏蛋白channelrhodopsin。甲狀腺手術(shù)和神經(jīng)疾病都有可能引起喉麻痹,導致喉肌無(wú)法在呼吸時(shí)打開(kāi)。通過(guò)電刺激治療喉麻痹的效果并不好,Sasse說(shuō)。因為呼吸道的肌纖維排列得很緊密,電極很難在不影響其他肌纖維的情況下進(jìn)行刺激,除非先用肉毒桿菌毒素處理。此外,植入電極并不舒適,而且會(huì )快速降解。

  研究表明,用光刺激肌纖維能夠實(shí)現更精確的控制。在理論上,光遺傳學(xué)將來(lái)可以治療多種運動(dòng)障礙,Vergara說(shuō)。在許多疾病中,神經(jīng)雖然降解了但肌肉還有活力。“能夠穩定肌肉的任何方法,都有望帶來(lái)治療疾病的希望,”他說(shuō)。

  研究人員希望明年對豬進(jìn)行光遺傳學(xué)的活體實(shí)驗,因為豬有一些特別的優(yōu)勢。舉例來(lái)說(shuō),豬的氣管比小鼠大,其形態(tài)和大小與人類(lèi)更為相似。適合豬的發(fā)光設備,也可能適用于人類(lèi),Sasse說(shuō)。

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