視網(wǎng)膜是一類(lèi)重要的感光組織，能將光信號轉變?yōu)樯窠?jīng)信號，從而讓大腦“看見(jiàn)”光。然而，一類(lèi)叫做視網(wǎng)膜退行性疾病的頑疾卻會(huì )讓感光細胞出現不可逆的損傷，影響人的視力，甚至導致失明。目前，此類(lèi)疾病還沒(méi)有良好的治療方法。
今日，來(lái)自復旦大學(xué)附屬中山醫院的研究團隊在《Nature Communications》上在線(xiàn)發(fā)表的一項發(fā)明，有望為視網(wǎng)膜退行性疾病帶來(lái)治療的希望——他們帶來(lái)的一款人造光感受器，讓失明小鼠重新對光產(chǎn)生了應答！
人造光感受器是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。此類(lèi)設備有望通過(guò)與受損的視網(wǎng)膜進(jìn)行連接，人為將光信號轉為神經(jīng)信號，幫助患者重見(jiàn)光明。然而，此類(lèi)設備卻有著(zhù)自身的局限——為了產(chǎn)生并傳導信號，它們需要植入一個(gè)額外的微電子處理器，這限制了人造光感受器在體內的應用。如果能打破這一限制，無(wú)疑能拓展此類(lèi)設備的應用前景。
這正是這支研究團隊的突破所在。復旦大學(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(xiàn)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(lái)說(shuō)，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(jué)應答。
在小鼠實(shí)驗中，這款特殊材料的效果得到了驗證。研究人員們發(fā)現，它們能重塑視網(wǎng)膜神經(jīng)節細胞對綠光、藍光、以及近紫外光的響應。在空間維度上，新材料能達到的分辨率優(yōu)于100微米！
這些響應究竟是來(lái)自視網(wǎng)膜雙極細胞在光感受器的作用下，向神經(jīng)節細胞傳導的信號？還是直接來(lái)自于后者的直接激活？這是一個(gè)重要的問(wèn)題。只有前者才說(shuō)明人造光感受器能行使正常情況下的視網(wǎng)膜功能。為了區分兩者，研究人員們進(jìn)一步在實(shí)驗小鼠中施用了谷氨酸受體拮抗劑。在正常情況下，這類(lèi)拮抗劑能阻斷雙極細胞向神經(jīng)節細胞的信號傳導。后續研究表明，在此類(lèi)拮抗劑施用的短短4分鐘后，神經(jīng)節細胞對光的響應就消失了。而當研究人員們洗去拮抗劑后，這些響應又得到了恢復。這一研究結果清楚地表明，此類(lèi)人造光感受器很好地保留了視網(wǎng)膜環(huán)路應有的正常功能。
后續研究則發(fā)現，初級視覺(jué)皮層里的神經(jīng)元在植入該納米線(xiàn)陣列后，對光產(chǎn)生了響應。盡管我們無(wú)法從小鼠口中確認它們能重見(jiàn)光明，但種種實(shí)驗結果都支持這一觀(guān)點(diǎn)。
研究人員們指出，此類(lèi)技術(shù)將來(lái)有望應用于人類(lèi)患者，為罹患視網(wǎng)膜退行性疾病的患者帶來(lái)新的治療方案。我們期待這項來(lái)自中國科學(xué)家的發(fā)明能盡早得到應用！
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