研究人員首次用聲音控制哺乳動物細(xì)胞

Salk 科學(xué)家已經(jīng)設(shè)計(jì)出可以使用超聲波激活的哺乳動物細(xì)胞。該團(tuán)隊(duì)使用該方法激活培養(yǎng)皿中的人體細(xì)胞和活體小鼠體內(nèi)的腦細(xì)胞，為無創(chuàng)版本的深部腦刺激、起搏器和胰島素泵鋪平了道路。該研究結(jié)果于2022 年 2 月 9 日 發(fā)表在《自然通訊》上。

“無線化是幾乎所有事物的未來，”資深作者、索爾克分子神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室副教授 Sreekanth Chalasani 說。“我們已經(jīng)知道超聲波是安全的，它可以穿過骨骼、肌肉和其他組織，使其成為操縱身體深處細(xì)胞的終極工具。”

大約十年前，Chalasani 率先提出使用超聲波刺激特定基因標(biāo)記細(xì)胞群的想法，并創(chuàng)造了“聲遺傳學(xué)”一詞來描述它。2015 年，他的團(tuán)隊(duì)表明，在秀麗隱桿線蟲蛔蟲中，一種名為 TRP-4 的蛋白質(zhì)使細(xì)胞對低頻超聲敏感。當(dāng)研究人員將 TRP-4 添加到通常不具有 TRP-4 的秀麗隱桿線蟲神經(jīng)元中時(shí)，他們可以用一陣超聲波激活這些細(xì)胞 - 與醫(yī)學(xué)超聲圖中使用的聲波相同。

然而，當(dāng)研究人員嘗試將 TRP-4 添加到哺乳動物細(xì)胞中時(shí)，該蛋白質(zhì)無法使細(xì)胞對超聲波產(chǎn)生反應(yīng)。據(jù)報(bào)道，一些哺乳動物蛋白質(zhì)對超聲敏感，但似乎沒有一種適合臨床使用。因此，Chalasani 和他的同事開始尋找一種新的哺乳動物蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)可以使細(xì)胞在 7 MHz 下對超聲波高度敏感，這被認(rèn)為是最佳和安全的頻率。

“我們的方法與以前的篩選方法不同，因?yàn)槲覀冮_始以全面的方式尋找超聲敏感通道，”Salk 的前項(xiàng)目科學(xué)家、新論文的共同第一作者 Yusuf Tufail 說。

研究人員將數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)一次添加到一種常見的人類研究細(xì)胞系 (HEK) 中，該細(xì)胞系通常對超聲波沒有反應(yīng)。然后，他們將每個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)物置于一個(gè)裝置下，讓他們監(jiān)測超聲刺激后細(xì)胞的變化。

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