通道改造生物工程关闭神经元
科学家们的生物工程,从大鼠神经元培养,增强大脑前沿技术,提供即时控制电路活动的闪光。这项研究由美国国立卫生研究院的资助增加相同级别的控制关闭神经元,直到现在,一直局限于他们。
“已经通过弱泵工作现在可以通过一种高效的渠道与数量级敏感性对细胞功能的影响,”解释道卡尔·戴瑟罗斯,医学博士博士,斯坦福大学,斯坦福大学,加州。
就像从一个喷射的软管。
戴瑟罗斯和他的同事报告什么是基因工程被誉为一个奇迹在4月25日,2014年的《科学》杂志上。
戴瑟罗斯团队”这一最新发现的神经技术设想的类型,通过奥巴马总统一年前推出了大脑活动,”Thomas r . Insel说,医学博士国家心理健康研究所的主任,这项研究的资助者。“它创建了一个强大的工具,允许在任何特定的神经科学家应用制动电路毫秒精度,超越任何现有技术的力量。这将是至关重要的对于理解大脑回路参与行为,思考,和情感。”
戴瑟罗斯的团队已经率先使用光脉冲来控制大脑回路在动物转基因light-responsive——光遗传学。基因允许太阳控制感光原始生物如藻类,融合基因,使荧光标记蛋白,融合释放病毒,提供特定类型的神经元,它们成为的一部分——允许的光脉冲同样霸占脑细胞。
当一个神经元受到刺激时取决于离子的平衡流动穿过细胞膜,所以实验能够控制这种细胞机制是至关重要的对于理解大脑是如何工作的。但直到现在,optogenetic工具关闭神经元被更强大的比把他们——一个弱抑制泵,每个光子的光只有一个离子移动,和一个有效的兴奋性通道。
研究人员改变了一个兴奋性细胞通道借用藻类(上图左)成一个强大的抑制信道(右下),允许精确的实验关闭神经元。信贷:安德烈Berndt博士秀主要Lee博士Charu Ramakrishnan,和卡尔·戴瑟罗斯,医学博士斯坦福大学博士
斯坦福大学的工程师们和他们的同事们最近发现脑细胞的晶体结构,蛋白质借用藻类达到optogenetic神经元的控制。将这个兴奋性通道转换成一个有效的抑制通道,团队系统地介绍到通道的基因突变,逐步改变其结构通过分子工程为一个具有最佳的抑制特性。成为一个有效的抑制信道,其中心孔需要内衬积极而不是带负电荷的氨基酸从阳离子(正离子)进行转换成一个阴离子(负离子)导电通道。
事实证明有规模经济提供转换通道,抑制,光线越少需要实现所需的生物效应。这引发了未来可能的治疗应用程序,比如管理疼痛,戴瑟罗斯说。
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出版
加藤阁下,f, o . Yizhar Ramakrishnan, t . Nishizawa k . Hirata j . Ito y Aita, t . Tsukazaki s Hayashi·赫格曼公元Maturana, r . Ishitani k .戴瑟罗斯o . Nureki。晶体结构的脑细胞light-gated阳离子通道。自然,2012年1月22日在网上发布。doi: 10.1038 / nature10870
