生物光电子系统有望治疗器官功能障碍

　　1月6日，英国《自然》杂志在线发表了一项生物医学工程新突破：一种通过电刺激和光输入来控制神经活动的生物光电子系统研发成功，美国科学家团队在实验中已可以恢复大鼠的膀胱功能。经过进一步研发和测试，该系统或能成为一种治疗疾病和器官功能障碍的新方法。

缓解膀胱功能障碍的工程系统示意图

　　生物电子医学采用工程系统刺激神经系统，以缓解疾病症状。这类系统可能也融合了光遗传技术，即利用光控制活细胞（一般是神经细胞）。但是，目前的生物电子系统缺乏靶向特定器官所需的特异性，因此有可能产生意外的副作用。

该装置用于膀胱功能的神经调节及其计算机断层扫描图像

　　此次，美国西北大学约翰·罗格、圣路易斯华盛顿大学罗伯特·季里奥及他们的同事，开发了一个微型生物光电子系统，并将其植入患有药物诱发的膀胱功能障碍的雌性大鼠体内。植入物包括一个闭环（自调节）系统和若干互联组件：一个传感器，用以监测膀胱充盈情况；一对微尺度LED，用以照射膀胱进行光遗传学控制；一个无线单元，用以为系统提供动力；一个数据监测装置。他们向动物膀胱内“引入”对光信号敏感的视蛋白。借助病毒载体，这些视蛋白得以在神经细胞中表达，使神经细胞的活动能够被光信号开关所控制。

完全可植入的生物光电子系统用于无线、闭环光遗传技术调节膀胱功能的示意图和图像。

　　实验显示，大鼠对上述装置耐受良好，在植入后的7天内，未观察到明显炎症反应或体重/运动变化。

　　该系统能够实时自动识别病理类型，并触发LED以光遗传学方式刺激特定的膀胱神经作出反应。最后，大鼠恢复了正常的膀胱功能。研究人员表示，目前还需要进一步的测试和适当的比例扩展，才有可能将该系统应用于人类。但研究团队认为，该技术原理有望带来较为广泛的生物学应用。

　　对此，有麻省理工学院的专家评论，对操控神经系统用于疾病治疗的领域来说，这项工作是一大进步。如果光遗传学的方法真能用于临床，该工作中用到的方法还将发挥更重要作用。