基因改造技術可激活細胞電活性
日期：2011-08-09 08:08:35
據美國物理學家組織網近日報道，最近，杜克大學工程師對正常情況下不活躍的細胞進行了基因改造，引入了能形成離子通道的基因，讓它們能產生電流并導電。該結果對深入研究生物電行為、開發神經系統和心臟病新療法具有重要意義，還可用于設計新型傳感器來探測疾病和環境毒素等。實驗結果發表在《自然—通訊》雜志上。
細胞間通訊能力對心腦組織來說尤其重要，而通訊功能要有電脈沖通過才能實現。離子通道是帶電分子或離子進出細胞的門戶，可將電流從一個細胞傳導到下一個細胞。根據理論預測，要讓哺乳動物心臟產生和傳導電脈沖，有3種通道至關重要：鉀離子通道、鈉離子通道和一個間隙連接通道，間隙連接通道是一種支持細胞間電通訊的高度特殊結構。
研究人員引入了這3種特殊的離子通道，讓正常情況下沒有電活性的細胞產生了電活性。根據小鼠實驗，在這些轉基因細胞內部和細胞之間，具有修復較大間隙的能力。在實驗中，他們設計了一個“S”型的路徑，兩端是普通的小鼠心臟活細胞群，在兩群細胞之間要么充滿不活躍細胞，要么充滿轉基因細胞，再分別對一端的心臟細胞群施加一個電脈沖刺激，在填充不活躍細胞的路徑中，電脈沖傳過開端心臟細胞后立刻消失了；在充滿轉基因細胞的路徑中，電脈沖很快再生而且傳過了3厘米長的“S”路徑，引發了另一端細胞群放電；用電脈沖刺激路徑中央的轉基因細胞，電脈沖會向兩個方向傳播，激活兩端的心臟細胞。此外，研究人員還證明，通過轉基因改造能讓不活躍的人類腎臟細胞變得活躍。
“心臟病突發會造成心肌損傷形成斷路，不能跟周圍的健康心肌細胞保持同步。” 杜克大學普拉特工程學院生物醫學工程副教授內納德·伯斯卡說，轉基因活性細胞在治療心臟病發作方面大有前景，還可用于開發治療活組織紊亂的新療法。
研究人員還指出，這種工程活性細胞在實驗室里很容易培養，它們在基因和功能上都是一致的，如果進一步改造還能改變它們的電性能和結構性質，可以作為研究特殊離子通道的平臺，在組織水平上研究生物電行為，測試新藥和新療法的效果等。
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