从光遗传学到声遗传学

科学家成功用超声波刺激蠕虫大脑单个神经元放电。这种“声遗传学”技术如果能在大型动物甚至人体获得成功，将具有十分广泛的应用前景，也可以作为新型生物感受器或真正的人工耳蜗的研究方向。超声作为一种安全、经济、便携、快速的成像方法,已经广泛应用于临床的各个领域并几乎涉及每一种人体器官和每一个医学分支。近年来,随着重大疾病早期诊疗的迫切需求。结合物理、工程、技术的综合发展，科学家已经提出超声分子成像、定点给药、超声神经调控及诊疗一体化等新技术,生物医学超声将从单纯成像手段转变为具有精确诊断、调控和治疗的多种功能。

这种技术的核心是利用触摸感应通道蛋白，用基因工程技术将这种分子基因转入大脑神经细胞，超声波可以打开这种离子通道，激活神经元放电。

超声是一种损伤非常轻微的方式，作为刺激神经元放电具有很大优势，另外超声的穿透能力比较强，可以深入大脑深部组织，这对于大型动物来说也具有很大优势。10年前开始的光遗传学技术已经成为神经科学领域常用的神经元刺激方法，但需要用光纤把光引入到目标区域，必然会导致组织损伤。加州索尔克生物研究所神经科学家SreekanthChalasani是该研究负责人，研究论文今日发表在《自然通讯》。他们希望将来制备出能感受不同频率超声的通道蛋白。

德克萨斯大学蠕虫研究学者JonPierce-Shimomura认为，这个思路非常酷，这种无创刺激神经元的技术将打开一个全新的研究领域。

这种技术的思路源头显然来自于光遗传学技术，而且具有光遗传学技术没有的无创伤优势，但并不能取代光遗传学技术，两种技术将会相互结合，形成声光遗传技术，这将对大脑神经科学研究带来重要影响。根据这个思路，科学家显然有人正考虑其他类似刺激技术，例如用磁场和电场刺激神经元，用加速度刺激神经元的方法等。

超声技术在医学上的应用非常广泛，如低强度的波用于诊断，高强度波用于击破结石和组织等。最近科学家对超声刺激神经元更有兴趣，2014年亚利桑那州立大学WilliamTyler曾经用超声刺激大脑。不过过去的研究是对某脑区进行超声刺激，最新这一研究是对开放特定离子通道激活特定神经细胞，精确度完全不同。Chalasani小组使用的蛋白是一种痛觉离子通道TRP-4。超声在空气中的传播能力不强，科学家将蠕虫放在水中，培养皿表面添加微小脂质泡产生振动放大超声强度。利用改变不同功能神经元表达TRP-4蛋白，科学家可以让蠕虫改变活动方向或停止活动。目前他们正在用小鼠进行试验，小鼠本身不表达TRP-4，所以无法了解是否能产生同样效应。研究中他们还发现存在对超声更敏感的其他离子通道。（转化医学网360zhyx.com）