科学探索|科学家开发出能利用微观磁性粒子远程控制脑细胞的新技术科学家开发出能利用微观磁性

英国伦敦大学(UCL)的科学家们开发了一种新技术，其利用微观的磁性粒子远程激活脑细胞。研究人员称，在老鼠身上的发现有可能会带来开发一类用于治疗神经系统疾病的全新非侵入性疗法。发表在《Advanced Science》上的这项开创性技术被称为“磁力学刺激” ，它允许使用体外的磁性设备刺激对触摸敏感的脑胶质细胞，即星形细胞。

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【科学探索|科学家开发出能利用微观磁性粒子远程控制脑细胞的新技术】微小的磁性颗粒或称微磁体被附着在星形胶质细胞上，然后被用作微型机械开关，当强磁体被置于头部附近时可将细胞“打开” 。
这项研究的论文共同作者Alexander Gourine教授表示：“星形胶质细胞是遍布大脑的星形细胞。它们被战略性地安置在脑血管和神经细胞之间。这些细胞为神经元提供必要的代谢和结构支持、调节神经元回路活动，同时也可能作为大脑环境的多功能调查员被调整为感知潜在代谢不足的条件。使用磁场控制脑星形胶质细胞的能力给研究人员提供了一个用来研究这些细胞在健康和疾病中的功能的新工具，这对于未来开发一些常见的神经系统疾病如癫痫和中风的新型有效疗法可能很重要。”
研究论文的第一作者Mark Lythgoe教授指出：“因为星形胶质细胞对触觉敏感，用磁性粒子装饰它们意味着你可以从体外用磁铁给细胞一个微小的刺激并以此来控制它们的功能。这种远程控制星形胶质细胞的能力为了解它们的功能提供了一种新的工具并可能具有治疗脑部疾病的潜力。”
在开发MMS的过程中， UCL的科学家们着手创造一种更具有临床意义的脑细胞控制技术。这跟其他现有的研究工具形成鲜明对比，如光遗传学和化学遗传学，后者需要将外来基因插入脑细胞中，通常是在病毒的帮助下。这种对基因改造的需要一直是现有方法临床转化的主要障碍。
研究首席研究员Yichao Yu博士表示：“我们的新技术使用磁粒子和磁铁来远程精确控制脑细胞活动，重要的是，在不向大脑中引入任何设备或外来基因的情况下做到这一点。在基于实验室的研究中，我们使用一种抗体涂抹微观的磁性粒子，使它们能特异性地跟星形胶质细胞结合。然后，这些颗粒通过注射被送入大鼠的目标脑区。使用微磁体的另一个好处是，它们在核磁共振扫描中会发光，因此我们可以追踪它们的位置并瞄准大脑中非常特殊的部位以获得对大脑功能的精确控制。”
因“基础科学对医学进步的贡献”而获得2021年英国皇家医学会Ellison–Cliffe奖的Lythgoe教授补充道：“我们对这项技术感到非常兴奋，因为它具有临床潜力。跟现有方法相比， MMS利用了某些脑细胞对触摸的显著敏感性，因此既不需要进行基因改造也不需要植入设备。这使得MMS成为一种有发展前景的候选者，跟目前使用的需要将电极插入大脑的深层脑刺激技术相比，它是一种替代性的、侵入性较低的疗法。”