巧奪天工！復(fù)旦大學(xué)團隊讓失明小鼠重獲視力

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2018-03-07

今日，來自復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的研究團隊在《Nature Communications》上在線發(fā)表的一項發(fā)明，有望為視網(wǎng)膜退行性疾病帶來治療的希望——他們帶來的一款人造光感受器，讓失明小鼠重新對光產(chǎn)生了應(yīng)答！

視網(wǎng)膜是一類重要的感光組織，能將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)信號，從而讓大腦“看見”光。然而，一類叫做視網(wǎng)膜退行性疾病的頑疾卻會讓感光細胞出現(xiàn)不可逆的損傷，影響人的視力，甚至導(dǎo)致失明。目前，此類疾病還沒有良好的治療方法。

人造光感受器是近年來的研究熱點。此類設(shè)備有望通過與受損的視網(wǎng)膜進行連接，人為將光信號轉(zhuǎn)為神經(jīng)信號，幫助患者重見光明。然而，此類設(shè)備卻有著自身的局限——為了產(chǎn)生并傳導(dǎo)信號，它們需要植入一個額外的微電子處理器，這限制了人造光感受器在體內(nèi)的應(yīng)用。如果能打破這一限制，無疑能拓展此類設(shè)備的應(yīng)用前景。

這正是這支研究團隊的突破所在。復(fù)旦大學(xué)的鄭耿鋒教授、張嘉漪研究員與同事們一道，研發(fā)出了一種涂有金納米粒子層的二氧化鈦納米線陣列。這種創(chuàng)新材料可以用作人造光感受器，替代視網(wǎng)膜關(guān)鍵細胞的功能。具體來說，由于這些材料的特殊屬性，在光的刺激下，它們能產(chǎn)生電壓，從而有望刺激鄰近的神經(jīng)元，產(chǎn)生視覺應(yīng)答。

在小鼠實驗中，這款特殊材料的效果得到了驗證。研究人員們發(fā)現(xiàn)，它們能重塑視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞對綠光、藍光、以及近紫外光的響應(yīng)。在空間維度上，新材料能達到的分辨率優(yōu)于100微米！

這些響應(yīng)究竟是來自視網(wǎng)膜雙極細胞在光感受器的作用下，向神經(jīng)節(jié)細胞傳導(dǎo)的信號？還是直接來自于后者的直接激活？這是一個重要的問題。只有前者才說明人造光感受器能行使正常情況下的視網(wǎng)膜功能。為了區(qū)分兩者，研究人員們進一步在實驗小鼠中施用了谷氨酸受體拮抗劑。在正常情況下，這類拮抗劑能阻斷雙極細胞向神經(jīng)節(jié)細胞的信號傳導(dǎo)。后續(xù)研究表明，在此類拮抗劑施用的短短4分鐘后，神經(jīng)節(jié)細胞對光的響應(yīng)就消失了。而當(dāng)研究人員們洗去拮抗劑后，這些響應(yīng)又得到了恢復(fù)。這一研究結(jié)果清楚地表明，此類人造光感受器很好地保留了視網(wǎng)膜環(huán)路應(yīng)有的正常功能。

后續(xù)研究則發(fā)現(xiàn)，初級視覺皮層里的神經(jīng)元在植入該納米線陣列后，對光產(chǎn)生了響應(yīng)。盡管我們無法從小鼠口中確認(rèn)它們能重見光明，但種種實驗結(jié)果都支持這一觀點。

研究人員們指出，此類技術(shù)將來有望應(yīng)用于人類患者，為罹患視網(wǎng)膜退行性疾病的患者帶來新的治療方案。我們期待這項來自中國科學(xué)家的發(fā)明能盡早得到應(yīng)用！

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