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化学基因疗法给大脑装上药物开关
化学基因疗法给大脑装上药物开关
2014-07-15 16:11:25
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化工资讯网生物医药频道:最近,一种“入侵”大脑的新方法被英国伦敦大学学院医学研究人员成功地发现,这种方法主要是通过基因工程改造脑细胞,使某种药物在遇到神经元事促使其放电,由此来抑制癫痫发作。在有类癫痫症状的小鼠身上,科学人员将这种化学基因疗法进行了完整的实验,其试验方法和结果可能将很快用在人类身上。
化学基因学以光基因学为基础。在光基因学中,打开光开关,转基因脑细胞受到光照会放电,因此可用一种“光开关”选择性地激活特定神经元。但这需要在脑中植入光纤,所以用这种方法治疗脑紊乱不太实际。而化学基因学不需要光纤,但要用特定化学物质而不是光才能引发神经元放电。这样更有潜力,让人服药比把光引入大脑更容易。
研究人员用一种无害病毒向小鼠神经元中插入了一种基因,该基因的编码蛋白能停止神经元放电,但在遇到一种名为N-氧化氯氮平(CNO)的化学物质时,会让神经元放电。几星期后,他们给一些小鼠注射化学物质使其诱发脑癫痫,以模仿人类癫痫。然后给其中部分小鼠注射CNO,癫痫在10分钟内就有所缓解。库尔曼说,这是首次用该技术来治疗脑紊乱。
化学基因疗法能帮助那些患局灶性癫痫的病人,这种癫痫症状只是由一小部分脑区引发,然后扩展到其他地方。如果局灶性癫痫患者对常规药物反应不佳,通常要用手术来切除引发癫痫的部位,但手术是永久性的,会潜在地伤害其他脑区。
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石墨烯未来有望在医疗领域发挥作用
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石墨烯带来的革命
石墨烯是一种研究性极强的多用途物质,可能给我们生活的方方面面带来革命:如用来生产防水膜以解决全球水资源短缺问题;取代当前电子产品中的硅,以更小的体积提供更强的性能;开发下一代能源解决方案,如太阳能电池或几分钟即可充满的手机电池。此外,石墨烯还可应用于生物医疗领域,如药物传送、癌症治疗和生物传感等,目前研究人员已经在进行相关研究。石墨烯拥有许多独特的属性,如更大的表面积、生物适应性和化学稳定性,这使得石墨烯具有极大的研究潜力,并被给予厚望。
人工植入设备是当前医疗市场的一个主旋律,将来石墨烯可能在这些设备中扮演极其重要的角色。石墨烯的生物适应性和机械强度可用于制作各种复合生物材料;其导电性可用于需要该属性的器官,如神经组织和脊髓元素。例如,密歇根理工大学研究人员将石墨烯引入3D打印神经组织已取得进展。该团队开发出一种高分子材料来培养组织,利用石墨烯作为导电体。
生物传感是一项正在快速发展的新技术,有潜力应用到许多医疗应用领域,而石墨烯在检测食品毒素、环境污染、特定病菌和细菌等方面拥有独特的优势。例如,将石墨烯氧化物附着在特定毒素的类似于蛋白质的结构上可产生一个增强信号,以便高敏感传感器检测到毒素,其检测能力相当于普通传感器的10倍。此外,在利用传感器预测心脏病发作方面,石墨烯氧化物还能检测到血液中的特定微粒子,而这些微粒子是在心脏病发作前释放的。当前,基于石墨烯的类似传感器已在研发之中,主要用于检测多种疾病、毒素和生物标记。
石墨烯的应用潜力巨大
石墨烯还拥有极大的潜力来检测和治疗癌症。在检测方面,中国的科学家们已经开发出了基于石墨烯场效晶体管的单细胞传感器,甚至能检测出单一癌细胞。而英国曼彻斯特大学研究人员发现,石墨烯氧化物可作为一种抗癌药剂来对抗特定癌细胞。配合当前的疗法,可能使肿瘤收缩,遏制癌症发展速度,以及治疗后的复发。
石墨烯还被广泛研究用于癌症药物的传送,这主要得益于其较大的表面积允许将大量药物传送至体内的特定区域。除了用于癌症检测和药物传送,石墨烯本身也被研究作为一种抗癌药剂。例如,利用其热传导特性将非电离的无线电波转换成热能,杀死癌细胞内的蛋白质和DNA。
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