研究人员首次用声音控制哺乳动物细胞

Salk 科学家已经设计出可以使用超声波激活的哺乳动物细胞。该团队使用该方法激活培养皿中的人体细胞和活体小鼠体内的脑细胞，为无创版本的深部脑刺激、起搏器和胰岛素泵铺平了道路。该研究结果于2022 年 2 月 9 日 发表在《自然通讯》上。

“无线化是几乎所有事物的未来，”资深作者、索尔克分子神经生物学实验室副教授 Sreekanth Chalasani 说。“我们已经知道超声波是安全的，它可以穿过骨骼、肌肉和其他组织，使其成为操纵身体深处细胞的终极工具。”

大约十年前，Chalasani 率先提出使用超声波刺激特定基因标记细胞群的想法，并创造了“声遗传学”一词来描述它。2015 年，他的团队表明，在秀丽隐杆线虫蛔虫中，一种名为 TRP-4 的蛋白质使细胞对低频超声敏感。当研究人员将 TRP-4 添加到通常不具有 TRP-4 的秀丽隐杆线虫神经元中时，他们可以用一阵超声波激活这些细胞 - 与医学超声图中使用的声波相同。

然而，当研究人员尝试将 TRP-4 添加到哺乳动物细胞中时，该蛋白质无法使细胞对超声波产生反应。据报道，一些哺乳动物蛋白质对超声敏感，但似乎没有一种适合临床使用。因此，Chalasani 和他的同事开始寻找一种新的哺乳动物蛋白质，这种蛋白质可以使细胞在 7 MHz 下对超声波高度敏感，这被认为是最佳和安全的频率。

“我们的方法与以前的筛选方法不同，因为我们开始以全面的方式寻找超声敏感通道，”Salk 的前项目科学家、新论文的共同第一作者 Yusuf Tufail 说。

研究人员将数百种不同的蛋白质一次添加到一种常见的人类研究细胞系 (HEK) 中，该细胞系通常对超声波没有反应。然后，他们将每个细胞培养物置于一个装置下，让他们监测超声刺激后细胞的变化。

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