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科学家让光刺激替代电刺激非侵入式心脏起搏器或将问世

不用植入任何装置,只需用激光照射就能控制心脏跳动的节奏。这不是什么魔法,美国科学家在果蝇身上让它成为了现实。

所有的心脏起搏器都基于这样一个事实,每一次心跳都是由经过心肌细胞的电脉冲引起的,心脏的收缩让血液在机体内保持循环。植入式心脏起搏器用电极向心脏组织提供一个稳定的脉冲,让有问题的心脏保持规律的跳动。

在一项实验中,科学家用蓝色激光照射一只经过麻醉的果蝇,能让其心率与激光脉冲的节奏保持一致,以每秒10次的速率跳动。研究人员发现,该技术不但能放慢或加快果蝇的心率,还完全适用于包括幼虫、蛹和成虫在内的果蝇生命周期中的所有形态。随后进行的安全检测则证实,该技术不会伤害果蝇,也不会对其心脏发育带来任何可观察到的不利影响。研究人员称,这种以光为基础的非侵入性技术,未来或能成就新一代心脏起搏器。相关论文发表在数字化开放获取杂志《科学进展》上。

该项研究以黑腹果蝇为研究对象,因为在心脏早期发育阶段,它们与脊椎动物存在很多相似之处。研究人员首先从藻类中提取出一种光敏蛋白基因,培育出含有这种蛋白的果蝇,而后通过激光从外部照射的方式,激活含有光敏蛋白的心脏细胞。这种光敏蛋白被命名为channelrhodopsin-2,一旦其接触到蓝色激光,就会引起心脏收缩。

负责此项研究的美国利哈伊大学生物工程学助理教授周超(音译)指出,与传统心脏起搏器相比,光刺激有着无法比拟的优势:这种非侵入式技术只会触发目标细胞,而电动起搏器则须通过外科手术植入,电脉冲不仅会作用于心脏细胞,也会影响其他组织。

研究人员称,由于人类和果蝇有80%的同源基因,以果蝇为基础的研究将对今后针对人类的研究带来便利。未来借助这种技术或能开发出新一代以激光为基础的心脏起搏器或其他肌肉刺激装置。当然在此之前,还有很长的一段路要走。(中国科技网-科技日报)

 

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