令人震驚:人類腦電波可控制老鼠基因

 

一種小型的光學器件能夠利用人類腦電波產生微弱的閃光,進而能夠激活老鼠腦部的部分基因。這項新的理論某一天可能被應用于治療那些患有慢性頭痛或癲癇的病人——當他們在由于頭痛或癲癇發病而導致腦電波異常時,通過腦電波的輸入即可得到治療。本項研究成果的作者,來自瑞士蘇黎世聯邦理工大學研究院馬丁?富森格(MartinFussenegger)說道。

“這是史上第一次使利用腦電波——生物體的意念——來誘導基因的表達”,富森格在LiveScience上說道。

合成生物學

近年來,科學家已經從諸如DNA, RNA,蛋白質等生命體的功能組件中開發出依賴于生物體的微小機器。例如,科學家們已經設計出微生物藥物工廠,利用酵母菌和一些細菌生產嗎啡等藥物。有研究組已經用完全人造的six-letterDNA創造出生命形式。還有一些人以DNA為編程語言開發了微型計算機硬盤。

一些研究人員已經制造出可使人類或猴子能夠控制猴子腦電波的受控大腦植入體。然而鮮有研究人員嘗試將分子合成機器與大腦植入結合起來。

在他們的新研究中,富森格和他的同事們要求志愿者們通過玩一款”Minecraft”游戲或利用生物反饋(一種利用顯示器引導人腦電波同步的技術)來集中精力,這兩項活動能夠產生一種特殊的腦電活動,被腦電圖(EEG)所捕獲并無線輸入到老鼠的大腦植入體中。

“這些腦電波模式被記錄,處理,隨后我們設定一個特定的閾值,”富森格說道。“如果某一模式下超過了這一閾值水平,它會在一段時間內開啟一個近紅外LED”。

這段近紅外光隨后會啟動一個微型細胞構件——一個在小鼠大腦植入體內部被光所活化的細菌蛋白。細菌蛋白引發化學反應,激活負責編碼一種特定人類蛋白的基因片段。

微型大腦工廠

盡管目前的實驗使用人類蛋白質并未涉及治療方面的目的,但同樣的技術最終可被應用于向人腦精確提供所需劑量的藥物,富森格說道。

例如,在癲癇發作前,大腦會產生一個特殊類型的腦電活動,它能夠刺激一個由光激活的微型基因植入體迅速產生一種抗癲癇的藥物。

“這是一個有趣的概念證明”,來自紐約城市大學先進科學研究中心的結構生物學家凱文?加德納(KevinGardner)這樣評價,而他并未參與這項研究。

但是應用到人類身上可能還有很長的路要走,加德納在LiveScience上如此說道。

這項研究發表在11月11日的《自然通訊》雜志(Nature Communications)上。