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科学家制造出多脑青蛙

作者:佚名 2015-03-12 浏览: 1,817 评论:0

摘要: 可能大家有种感觉,物理学家进军生物学的热情再次出现,曾经是分子生物学和神经生物学,不过这次似乎是细胞生物学,现在肿瘤新学说、可穿戴检测技术、电子药物或电子治疗技术等生物医学领域反复出现物理学家的身影。伦敦克里克研究院是欧洲生物学和物理学联合的一个模式,美国加...

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可能大家有种感觉,物理学家进军生物学的热情再次出现,曾经是分子生物学和神经生物学,不过这次似乎是细胞生物学,现在肿瘤新学说、可穿戴检测技术、电子药物或电子治疗技术等生物医学领域反复出现物理学家的身影。伦敦克里克研究院是欧洲生物学和物理学联合的一个模式,美国加州大学伯克利曾经是跨界研究和复杂系统方面的领航者。在干细胞、大脑计划和精准医疗等新概念不断出现的同时,生物电的基础和应用研究或许也是这次生物学时代的一个弄潮儿。今天《自然》介绍了一只关于电位调节细胞分化方向研究的研究非常值得旁观。

美国麻省塔夫斯大学Michael Levin实验室的研究显得非常疯狂,他们最近几年制造出一些只有在科幻故事中出现的病态生物品种,例如有4个头的扁虫,6个脚的青蛙,在尾巴上长眼睛的蝌蚪。也许我们认为可能这些动物发生了基因突变,但事实上这些动物的基因并没有发生改变,他们的武器是通过改变细胞之间通讯的电梯度。

最新也是最具有挑战性的研究,他们用电信号启动最复杂器官大脑的发育。这一最新研究3月11日发表在《神经科学杂志》上,Levin等用这一研究证明了青蛙胚胎大脑的发育是因为细胞膜电位的改变。电信号是相邻细胞之间交流的重要方式之一,通过调整这种电位强度,研究人员能刺激动物胚胎额外生长出大脑,甚至能弥补因基因缺陷带来的大脑缺陷。

当然青蛙和人类的情况相差巨大,这些研究不可能马上用于人类,但是这个发现提示,通过调节大脑的电活动,有可能作为一种大脑损伤或先天缺陷的治疗方法,这给修复人类大脑功能缺陷提供了一种新的思路。Levin一直从事细胞之间电活动影响细胞分化方向的研究,他的小组通过增加或阻断细胞膜离子通道的方法,调节细胞膜电位强度,如果对胚胎发育中的神经管内神经干细胞进行这样的调整,这种组织就可以定向分化为大脑或脊髓。

加州大学戴维斯分校的Min Zhao教授是将生物电用于损伤修复,他认为,Levin的这个工作漂亮。20世纪早期,关于生物电和生物电影响器官发育的研究非常热门,但是随着DNA是遗传物质的发现,这种研究热情迅速降温,人们都忙着分子生物学研究了。现在生物电的热度似乎又回来了。Zhao教授指出,NIH正加大生物物理因子对细胞行为,尤其是肿瘤细胞行为影响的研究投入强度。

伦敦药物大亨葛兰素史克最近宣布的电子药物研发项目,是用电信号作为治疗手段的研究,可以说是资本对这方面看好的一个例证。Levin指出,不过这些项目主要是使用电流改变神经活动,并没有深入到细胞和器官发育层次。Zhao教授认为也有人质疑这一研究,虽然Levin实验室提供了一些分子过程的证据,解释电信号和细胞行为之间的关系,但这个领域的学者迫切希望能获得更准确更全面的分子过程。不过现在这仍然是一个学术难题。