Science：光遗传技术助瘫痪肌肉恢复功能

利用闪光刺激经过遗传修改的神经元，可以恢复瘫痪肌肉的运动功能。英国科学家在小鼠身上开展的这项最新研究，为使用光遗传学技术来治疗脊髓损伤、癫痫以及运动神经元疾病等神经失调疾病铺平了道路。

光遗传学是神经科学领域近来发展最快的技术之一，它涉及到对神经元进行遗传修饰，使其产生一种光敏蛋白，当暴露在光照中时就会发送电信号。到目前为止，光遗传学技术主要被用于研究大脑如何工作。有些团队也在探索将其作为一种治疗手段的可行性，但对大脑进行不可逆的基因操控所引发的担忧成为他们面临的最大障碍。

而在这项最新研究中，伦敦大学学院的琳达·格林史密斯带领的小组在实验室里修改了小鼠的干细胞，然后将它们移植到小鼠的腿部神经中。这样做的目的是，一旦有问题出现，移植的干细胞能够更容易被去除。

研究人员在小鼠胚胎干细胞中插入了编码光响应蛋白的藻类基因，通过添加信号分子，使干细胞发育成负责让信号在脊髓和身体其他部位来回传递的运动神经元。接下来，这些神经元被植入自身神经已被切断的小鼠的坐骨神经。待 5 周后植入神经元与肌肉融合，研究人员对小鼠实施了麻醉，剖开其皮肤，并用蓝色脉冲光照射神经。他们观察到，小鼠腿部肌肉产生了收缩反应。

目前大部分正在开发的针对瘫痪病人的治疗方法都需要对他们的神经或肌肉进行电刺激。如果患者的痛神经元仍能工作，这可能给他们带来痛苦。此外，电刺激会使肌肉收缩过于用力，很快出现肌肉疲劳。而光遗传学方法对肌纤维的刺激则更为平缓。

为了让这项技术更适用于人体，研究人员正在开发一种护腕形式的发光二极管，其可与皮肤下的微型电池组相连，作用于周围神经。他们还试图用患者皮肤培育的诱导多能干细胞（iPS 细胞）来替代胚胎干细胞，这样患者就无需借助药物来抑制免疫反应。

该研究小组的首要目标是帮助那些无力控制呼吸肌的运动神经元病人。他们正在研制一个可以反复照亮胸部膈神经的心脏起搏器，并计划在猪身上进行测试，希望用它恢复猪的呼吸能力。

原始出处：

J. Barney Bryson , Carolina Barcellos Machado, Martin Crossley, Danielle Stevenson,Virginie Bros-Facer, Juan Burrone, Linda Greensmith, and Ivo Lieberam. Optical Control of Muscle Function by Transplantation of Stem Cell–Derived Motor Neurons inMice. Science, 4 April 2014; DOI:10.1126/science.1248523