科学家成功利用电磁波遥控基因活性

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科学家成功利用电磁波遥控基因活性
0 k2 t' M& \0 X6 e( x5 H: N2014-12-17 1 来源：生物360 作者：koo
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洛克菲勒大学和伦斯勒理工学院的研究团队开发了一个强大的远程遥控技术，他们利用电磁波成功启动了胰岛素生产，降低了糖尿病小鼠的血糖。这一成果发表在 12 月 15 日的《自然-医学》（Nature Medicine）杂志上。
# b0 p- V2 ^5 }4 Y: @% R5 ~! {研究人员将铁蛋白与TRPV1通道偶联起来，铁蛋白是储存铁的天然颗粒，而TRPV1通道是受热激活的离子通道。当金属颗粒暴露在无线电波或磁场里时，它就能打开TRPV1通道，进而激活生产胰岛素的基因。这两个蛋白组成了一个能在活细胞中启动基因表达的纳米机器。
$ U4 G. X" Z, \. H5 T0 }+ c/ y“这种基因表达的无线控制体系，可以用来治疗血友病等多种疾病，补充在疾病中缺失的蛋白，”洛克菲勒大学的Jeffrey Friedman教授说。“我们正在探索如何用这种非侵入性技术来调节神经回路的活性。”Friedman和伦斯勒理工学院的Jonathan S. Dordick是这项研究的资深研究者。; N" F8 `, j8 @$ n( I
人们此前曾经开发过其他远程控制技术，对活体动物的细胞和基因活性进行调节，但这些技术都存在一定的局限。以光信号为基础的控制系统需要永久性植入特殊设备，而且只在皮肤附近有效，依赖药物的体系起作用又太慢。
/ d, n) M  S+ S6 M这项研究的放射遗传学系统，主要用低频无线电波或磁场来加热或移动铁蛋白颗粒，促使细胞膜上的TRPV1通道打开。钙离子从通道流入之后，会启动一个合成的DNA片段，然后激活下游基因的生产（胰岛素基因）。! D- t* I. T4 D$ F/ m
“能使用射频磁场（radiofrequency-driven magnetic field）是遥控基因表达的一大进步，它是非侵入性的而且很容易使用，”Dordick教授说。“这个技术就像基因治疗那样，你不需要植入任何东西。使用一个给机体特定部分提供磁场的可穿戴设备，我们就可以对多种疾病进行治疗，包括神经退行性疾病。从这方面看，这一技术几乎是没有任何限制的。”- O0 E- f  A1 D0 E
这项研究通过开启TRPV1通道让钙离子流入细胞，进而启动胰岛素基因。实际上，TRPV1通道控制的正电离子也能影响神经元的活性，Stanley等人希望能够利用这一点控制神经元的开和关，研究它们在大脑中的作用。( y' S4 e$ W. ^( B; ~4 G- r
原文检索：. Y* ~7 `/ c. \6 R
Sarah A Stanley, Jeremy Sauer, Ravi S Kane, Jonathan S Dordick& Jeffrey M Friedman. Remote regulation of glucose homeostasis in mice using genetically encoded nanoparticles. Nature Medicine, 15 December 2014; doi:10.1038/nm.37300 Z$ s# B; T; ]