科学家制造出多脑青蛙

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来源：科学网 / 作者：孙学军 / 2015-03-11# Y# L  |/ l' l" q

# {+ t, d/ ]( Q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。( W+ `" a# y. N- K3 [( |
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。
5 A/ t7 L/ L( h' {1 M5 \! _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。( |& _0 ?) e. U% N- ]) O  t. S4 W/ F0 G
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。( w/ }6 J2 G* ^, _
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。
9 l$ t% F3 D" j1 \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。/ ~/ L! W; n$ T5 T4 Y+ @

yaxiao5708

科学狂人来啦~

bioon

物理学家进入生物界真牛呀。