生物光电子系统有望治疗器官功能障碍

科学日报北京1月7日电(记者张)英国《自然》杂志6日在网上公布了生物医学工程的新突破:一种通过电刺激和光输入来控制神经活动的生物光电系统已经研制成功，美国科学家小组已经能够在实验中恢复大鼠的膀胱功能。经过进一步的研究、开发和测试，该系统可能成为治疗疾病和器官功能障碍的新方法。

生物电子医学使用工程系统来刺激神经系统以缓解疾病症状。这种系统也可以结合光基因技术，即利用光来控制活细胞(通常是神经细胞)。然而，目前的生物电子系统缺乏针对特定器官所需的特异性，因此可能产生意想不到的副作用。

这一次，西北大学的约翰·罗格、圣路易斯华盛顿大学的罗伯特·朱利奥和他们的同事开发了一种微型生物光电系统，并将其植入患有药物诱导的膀胱功能障碍的雌性大鼠体内。该植入物包括一个闭环(自调节)系统和几个相互连接的部件:一个用于监测膀胱充盈的传感器；一对用于照射膀胱的微型发光二极管，用于光遗传学控制；为系统供电的无线单元；和数据监控设备。他们将对光信号敏感的感光蛋白“引入”动物的膀胱。在病毒载体的帮助下，这些视觉蛋白质可以在神经细胞中表达，使得神经细胞的活动能够被光信号开关控制。

实验表明，大鼠对上述装置具有良好的耐受性，植入后7天内未观察到明显的炎症反应或体重/运动变化。

该系统可实时自动识别病理类型，并触发发光二极管刺激特定膀胱神经以光遗传学方式做出反应。最终，大鼠恢复了正常的膀胱功能。研究人员表示，在将该系统应用于人类之前，还需要进一步的测试和适当的膨胀率。然而，研究小组认为，这项技术的原理有望带来更广泛的生物应用。