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责编丨寥汀 图片来自：Nature 生物电子医学采用工程系统刺激神经系统【1】，以缓解疾病症状。这类系统目前的主流方式是融合了光遗传技术【2】，即利用光控制活细胞（一般是神经细胞）。然而目前的生物电子医疗系统缺乏靶向特定器官所需的特异性，因此有可能产生意外的副作用。
1月3日，来自美国伊利诺伊州西北大学的 John A. rogers课题组等在Nature上发表了题为A wireless closed-loop system for optogenetic peripheral neuromodulation的研究论文，该研究报道了一种通过电刺激和光输入控制神经活动的生物光电子系统可以恢复大鼠的膀胱功能。经过进一步的研发和测试，该系统或能成为一种治疗疾病和器官功能障碍的新方法。 在这项研究中，研究人员开发了一个微型生物光电子系统，并将其植入患有药物诱发的膀胱功能障碍的雌性大鼠体内。植入物包括一个闭环（自调节）系统（full closed-loop optogenetic control system） 和若干互联组件：一个传感器，用以监测膀胱充盈情况；一对微尺度LED，用以照射膀胱进行光遗传学控制；一个无线单元，用以为系统提供动力；以及一个数据监测装置（下图）。大鼠对上述装置耐受良好，在植入后的7天内，未观察到明显炎症反应或体重/运动变化。 研究人员通过遗传操作的方法过表达了一个光控蛋白Arch（archaerhodopsin，一种黄色激光激活的外向整流质子泵，能够将带正电的质子从神经元内移动到细胞外环境中，使神经元处于超极化状态，从而保证神经元处于静息状态。当激光关闭的时候，Arch立即从通道打开状态恢复到关闭状态。）在小鼠膀胱的感知神经细胞中，用于监测膀胱的周长。该系统能够实时自动识别排尿的病理类型，并触发LED以光遗传学方式刺激特定的膀胱神经做出反应。最后，大鼠恢复了正常的膀胱功能。虽然还需要经过进一步的测试和适当的扩展比例才有可能将该系统应用于人类，但是作者认为该技术原理有望带来较为广泛的生物学应用。 图片引自：Nature，Ellen T. Roche 2019 值得一提的是，Nature同期还配发了相关News & Views的文章，高度评价了该工作。 MIT的专家Ellen T. Roche 在评论中写道，这项工作对于通过操控神经系统发展特异稳定的方法用于疾病治疗的领域来说是向前迈进了一大步。将来如果光遗传学的方法能被批准上市，那么这项工作中的方法将有可能发挥重要的作用。 原文链接：https://www./articles/s41586-018-0823-6 参考文献： 1、Birmingham, K. et al. Bioelectronic medicines: a research roadmap. Nat. Rev. Drug Discov. 13, 399–400 (2014) 2、Famm, K., Litt, B., Tracey, K. J., Boyden, E. S. & Slaoui, M. Drug discovery: a jump-start for electroceuticals. Nature 496, 159–161 (2013).
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