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Science:小鼠胰島素工程基因可用電波激活

日期:2012-05-08 08:15:55

據報道,一個美國研究小組通過無線電波加熱納米粒子,打開了小鼠細胞中能產生胰島素工程基因,為將來按需打開病人基因的新療法提供了一種概念性論證。研究人員指出,在短期內,該研究會帶來一種以非入侵方式控制細胞的更好工具,隨著技術進步,有可能進入醫療應用領域。相關論文發表在3日的《科學》雜志上。

 

    研究人員給一種抗體涂了一層氧化鐵納米粒子,這種抗體能與一種經過修改的、對溫度敏感的離子通道TRPV1結合,該通道位于細胞表面。他們把這些粒子注射到小鼠皮膚下的腫瘤中,用一種類似于微型磁共振成像儀的設備產生了磁場,以低頻無線電波加熱這些納米粒子,反過來納米粒子又將離子通道加熱到它的活性溫度42℃,打開了通道讓鈣離子進入細胞,這引發了二級信號,從而打開了能產生胰島素的工程鈣敏感基因(engineered calcium-sensitive gene)。

 

       實驗顯示,暴露在無線電波下30分鐘后,小鼠的胰島素水平增加而血糖水平下降。而且無線電波能僅加熱含有納米粒子的細胞,既不會殺死這些經過修改的特殊細胞,也不會影響到那些未經修改的鄰近細胞。

 

       加州大學舊金山分校專門研究TRPV1離子通道的生理學家大衛·朱利葉斯說:“該系統最重要的一點是無線電波加熱能穿透深層組織,而TRPV1能把刺激物聚集在只有納米粒子存在的地方。”

 

       紐約大學布法羅分校生物物理學家安德·布拉里一直在研究用無線電波加熱納米粒子以刺激神經元。他說:“磁場能產生足夠的能量而不會造成傷害,但要完全了解納米粒子是怎樣吸收、保持及散播熱量的,還需要更多研究。”

 

       研究人員還用轉基因的培養細胞做了實驗,讓它們自行產生納米粒子,發現也能在這些細胞中刺激少量的胰島素分泌。“這是我們的最新發現,這種方法不需要對任何化學物質或小分子進行管理。”麻省理工學院神經生理學家埃德·波伊登說,他協助發明了纖維光學的方法,通過光來控制神經活動。

 

       最新研究通過無線電波打開了小鼠體內能產生胰島素的工程基因。論文領導作者、洛克菲勒大學分子遺傳學家杰弗里·弗里德曼說,但他們尚未開發出治療糖尿病的方法,胰島素和血糖水平只是方便檢驗遙控效果的生理學指標。治療糖尿病目前有許多更簡單的方法,該系統的重要意義在于能進一步改造,產生治療其他疾病的蛋白質。

 

弗里德曼還指出,這種方法尚未用于醫療實踐,因為在人體中生長腫瘤不合道德,他們正計劃實驗一種遞送納米粒子的替代方法。

 


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