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scimonth - Nature Communications | 2014-11-18 | 人氣:2681

 這就好像星際大戰第五部裡,尤達大師要年輕的路克天行者,運用原力把墜毀在沼澤裡的X-Wing拉出來般。研究人員在瑞士巴賽爾生物系統學研究所(D-BSSE)的馬丁.夫森格博士的指導下,開發出一種新型的基因調控技術,讓人以特殊腦波控制基因表現。

 

近紅外光LED燈Credit: Martin Fussenegger et al., Copyright ETH Zurich

這是首次利用人類腦波,將無線訊號傳入體內,調控基因表現。而利用自身意識控制基因表現是我們這十幾年來所追尋的夢想。」夫森格博士表示。

 

這個利用意識控制基因調控的靈感,是來自一款稱作Mindflex 的遊戲,玩家進行遊戲時必須配戴一種特殊頭帶,這頭帶配有感測器同步紀錄前額葉的腦波訊號。儀器會將訊號轉換到遊戲場地上,並且以意念強弱控制場上的小球漂浮,穿越障礙物抵達終點。

 

無線傳輸訊號

 

這個技術是由總部位於瑞士巴賽爾的一群生物工程師發表,並且刊登在Nature Communications ,該項技術同樣也使用頭帶。頭帶記錄腦電波表現,分析後再藉由藍芽無線傳輸控制的一個會產生電磁場的發電器,使這個植入物生成感應電流。

 

在這植入物上還附有一個LED燈,當電流進入LED燈時便會發亮,產生近紅外光照射培養室裡的改造細胞,一旦細胞感測到這波長的光,就會開始生成特定蛋白。

 

用意識控制蛋白質生成量

 

這設備最初是在植入培養細胞的小鼠身上進行實驗,並由數個測試人員控制。研究人員選定最容易被檢測的SEAP蛋白,當小鼠身上的改造細胞照射到近紅外光,就會開始生成SEAP蛋白,並且進入小鼠血液裡循環。

 

如果想調控蛋白質生成,那測試者必須以下列三種心理狀態來控制:生物回饋、冥想以及專注。舉例來說,測試者如果有玩《當個創世神》,通常這類測試者能專注地控制小鼠血液裡SEAP蛋白的平均濃度。當測試者完全放鬆地進入冥想時,小鼠血液內的SEAP濃度便會升至最高。而生物回饋—也就是測試者利用眼睛觀察,並以自身意識控制LED燈開閉者,多半無法穩定控制SEAP濃度。

 

新型感光基因概念

 

「這種控制基因除了新穎之外也貴於其簡便性。」夫森格解釋。這種只與近紅外光反應的光遺傳模型十分先進。當特定波長的光照射到修飾細胞上就會觸發我們所規劃的途徑,而結果就是生產出SEAP蛋白。為何實驗要使用近紅外光?原因是近紅外光通常對人體無害,而且能穿透進入深層組織裡,藉此控制植入組織內部的細胞反應,並讓我們追蹤生產的效率。

 

這項技術除了能在人體組織培養細胞以及人-鼠系統上運作外,還能保有高效率的優點。夫森格希望這技術有朝一日能運用在慢性頭痛、背痛以及癲癇,這類神經疾病的治療,例如植入物偵測到特定腦波,精確地在時間內生成物質控制。

 

原文網站 : ScienceDaily

論文     :  

Marc Folcher, Sabine Oesterle, Katharina Zwicky, Thushara Thekkottil, Julie Heymoz, Muriel Hohmann, Matthias Christen, Marie Daoud El-Baba, Peter Buchmann, Martin Fussenegger.  Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant.  Nature Communications, 2014; 5: 5392 DOI: 10.1038/ncomms6392

編輯&翻譯:林建霖

 
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