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美科学家用激光控制果蝇心跳,欲取代心脏起搏器
醉卧青云 2015-12-29
导语

近日开展的一项突破性实验中,研究人员成功利用激光,控制了一只苍蝇的心跳。这种技术可以帮助我们研究人类心律失常背后的机制,还可以为新一代光驱心脏起搏器和肌肉驱动器的诞生打下基础。

本月消息,近日开展的一项突破性实验中,研究人员成功利用激光,控制了一只苍蝇的心跳。

研究人员表示,该技术能够调节果蝇的心律失常症状,使心跳稳定下来,日后或许能起到代替心脏起搏器的作用。与心脏起搏器发出的电子脉冲不同,这种技术利用的是激光,是一种非侵袭性的治疗方法。

该研究团队使用的研究对象是黑腹果蝇(Drosophila melanogaster fruit flies),这种果蝇的心脏发育早期与脊椎动物有很多相似之处。

“电刺激是目前对于心脏起搏最常用的方法,”这支由周超(Chao Zhou)带领的队伍在论文中这样写道,“但这是一种侵入式治疗方法,而且无法针对心脏组织进行治疗。”

研究过程

在实验开始前,研究人员对黑腹果蝇的基因进行了修改,使心脏细胞拥有一种存在于眼部的光敏蛋白(channelrhodopsin-2)。当含有该光敏蛋白的果蝇心脏被蓝色的激光脉冲击中时,每次脉冲都会引发一次心脏收缩.

研究人员使用一种专为此次实验设计的实时成像技术,拍摄并监视了黑腹果蝇心脏对激光脉冲做出的反应。

利用该技术,周超(Chao Zhou)和同事们可以自由地控制果蝇的心跳,使其增速或减速。从幼虫、蛹到成虫,这一技术对处于各生命阶段的果蝇都适用。

研究人员还进行了一系列安全性测试,确定该技术不会对果蝇的心脏发育造成任何长期的、显著的副作用。

虽然激光常用于控制神经功能,在神经科学领域得到了广泛的运用,但使用激光调节心律的病例还相对有限(不过,近期在斑马鱼和老鼠身上进行的研究显示,激光可以对心律进行调节)。

该研究团队表示,由于近百分之七十五的人类致病基因都可以在果蝇身上找到同源基因,在果蝇身上成功施行的技术也可以通过转化、运用到人类身上。

这种技术“可以帮助我们研究人类心律失常背后的机制,还可以为新一代光驱心脏起搏器和肌肉驱动器的诞生打下基础”,研究团队总结道。

什么是心脏起搏器

目前最常见的心脏起搏器起源于上世纪50年代,运用的原理是,心脏是一个可以放电的器官。每次自然心跳都由一次电子脉冲引起。电子脉冲会穿过心脏细胞,使它们收缩,从而将血液输送到全身。

植入体内的电子心脏起搏器通过电极向心脏组织发送一系列规律的电子脉冲,从而使心律维持在一个稳定的水平。

(本文资料参考自里海大学网站http://www.lehigh.edu由e科编辑整理)

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作者 醉卧青云

博士生

哈尔滨工业大学

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
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