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基因工程激发细胞产生并传递电流

2019-05-10 17:46:52 专家推荐110℃

  基因工程激发细胞产生并传递电流

  2011年7月21日

  通过改变通常“不可用”的基因组成。杜克大学的生物工程师将它们变成能够产生和传递电流的细胞。这种概念验证的进展可能在治疗神经系统或心脏疾病方面具有广泛的意义,因为这些组织依赖于能够与相邻细胞通信以便正常运作的细胞。这种通信是通过电脉冲(称为动作电位)从细胞到细胞的传递来实现的。研究人员通过将基因引入细胞中来实现这种转化,从而在表面形成离子通道,这些离子通道是表面上的开口或门。细胞离子通道允许带电分子或离子的流动离开或进入电池,从而使得电流能够从一个电池转移到其相邻电池。“通过仅引入三个特定离子通道,我们能够正常地给出无活性细胞具有可电激发的能力,“杜克普拉特工程学院生物医学工程副教授,高级研究员Nenad Bursac实验室的研究生Rob Kirkton表示。“我们还展示了概念验证实验,其中这些修饰细胞能够恢复大型电气大鼠心脏细胞内和之间的间隙,“Kirkton继续说道。”这种基因工程电兴奋性的方法可能刺激新细胞或基于基因的疗法的发展,用于可兴奋的组织修复。“Duke实验的结果发表在美国国家科学基金会,美国心脏协会和国立卫生研究院对这些研究人员提供支持。“我们认为,我们的方法为涉及细胞和细胞之间电通信的各种新型研究打开了大门。也帮助我们理解和开发治疗电活性组织疾病的方法,“Bu rsac说。 “例如,基因工程兴奋细胞在治疗心脏病发作中可能是重要的,其中心肌的受损部分变得电断开并且不能与邻近的健康细胞同步收缩。”杜克研究人员假设一些关键离子通道足以使细胞激发。他们确定三个特定的通道可以完成这项工作,包括携带钾离子,钠离子和间隙连接通道的那些通道,这是一种高度专业化的结构,可实现细胞间电通信。相关故事美国宇航局科学家发现神秘细胞死亡的潜在解释在阿尔茨海默氏症,ParkinsonsNovostia提出了650万瑞士法郎,以推进其主动脉瓣,二尖瓣心脏瓣膜临床trialsStudy发现遗传脆弱使用薄荷卷烟&QUOT的;所有这三个离子通道的产生和电活动的传播在哺乳动物中发挥重要作用心脏," Kirkton解释说。他们证明了他们的遗传操作使得人类肾脏细胞难以激发,他们测试了这些细胞群是否能够在二维和三维细胞培养模型中携带从心脏细胞到心脏细胞的电信号。在一组关键的实验中,研究人员创造了一种“S”形通路,两端都有正常活的大鼠心脏细胞簇。两个群集之间的空间充满了一群无法使用的细胞(对照)或基因工程细胞。

   当在设置的一端向心脏细胞簇施加电刺激时,电脉冲在整个心脏细胞中传播但在包含不可用的对照细胞的“S”形路径的入口处立即停止并消失。然而,当我们使用经遗传修饰的细胞时,电脉冲被快速再生并在整个3厘米长的通路中携带,最终触发第二簇细胞在另一侧发射,“柯克顿说。 “或者,如果我们将刺激应用于通路中心的修饰细胞,则电脉冲向两个方向向外朝心脏细胞移动并电激活它们。”杜克科学家还说他们的工程化兴奋细胞可以在实验室中连续且容易地生长,在遗传上和功能上彼此相同,并且还具有进一步修改以改变其电学或结构行为的能力。“这些细胞可以在实验室中用作研究平台的平台。特定离子通道在组织水平生物电中具有的作用,以及测试新药物或疗法对生物电活动的有效性,“柯克顿说。 “它们可能也有助于设计新的生物传感器以检测疾病或环境毒素。资料来源:杜克大学

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