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科學家成功實現利用意念控制基因表達

據科學日報報道,近日瑞士巴塞爾蘇黎世理工學院生物系統學院(D-BSSE)的馬克·福爾奇(Marc Folche)和其它研究人員研發出一種新型的基因調節工具,使得特定意念的腦電波可以控制基因轉化為蛋白質的過程,也就是基因表達。這個科研小組是由生物技術和生物工程學教授馬丁·佛森格( Martin Fussenegger)帶領的,這項研究被發表在期刊《自然通信》上。

特定意念的腦電波可以控制基因轉化為蛋白質的過程

“我們首次實現了將人類大腦的腦電波轉移到基因網絡上,并根據特定的意念類型調節基因的表達。通過意念控制基因的表達一直是我們追逐了十多年的一個夢想。”佛森格說道。

這一最新的意念控制基因調節系統的靈感來自游戲MindFlex(意念控制機),玩家將佩戴一個特殊的頭盔,前額上方的傳感器可以記錄腦電波。記錄的腦電圖(EEG)將轉移至游戲環境。腦電圖將控制風扇傳送信號,使得一個小球可以經意念的控制越過一個個障礙物。

最新研發的這個系統也使用了一個腦電圖頭盔。被記錄的腦電波經分析后通過藍牙無線傳輸給一個控制器,后者又將控制一個場頻信號發生器,從而產生電磁場,這為植入物提供了感應電流。

接著一束光將經過這個植入物:一個釋放近紅外光的集成LED燈將開啟并照亮一個包含轉基因細胞的培養腔。當近紅外光照亮細胞時,它們開始產生所需要的蛋白質。

這個植入物最初在細胞培養物和老鼠身上進行測試,通過不同被試者的意念進行控制。研究人員在實驗中使用了分泌性堿性磷酸酶(SEAP)作為測試,后者是一種容易檢測到的人體蛋白質,它會從植入物的培養腔里擴散至老鼠的血液里。

為了調節釋放蛋白質的質量,被試者根據三種不同的意識狀態——生物反饋、冥想和集中精力——而被分類。在電腦上玩游戲我的世界(MineCraft)的測試者,也即那些集中精力的被試者,誘發老鼠血液里的SEAP水平較為平均。而完全放松(冥想)的被試者誘發老鼠體內的SEAP含量則較高。那些生物反饋的被試者則被要求觀察老鼠體內植入物的LED燈,并通過視覺反饋有意識的開啟或者關閉LED燈,這一過程將體現在老鼠血液里的SEAP含量的差異上。

“以這種方式控制基因是前所未有的,它的簡單性也使得這一方法非常獨特。”佛森格解釋道。這種可以對近紅外光做出反應的光敏感的光遺傳學模塊是一項特殊的進步。這些近紅外光照耀在轉基因細胞里被修改的光敏感蛋白質上并觸發了信號傳導,從而導致SEAP的產生。使用近紅外光的原因是它對人體細胞基本無害,且能夠深層滲透組織,從而實現視覺追蹤植入物的功能。

這一系統可以高效的應用于人類細胞培養和人類-老鼠系統上。佛森格希望有朝一日一個意念控制的植入物將可以幫助抵抗神經學疾病,例如慢性頭痛、背痛和癲癇,因為它能夠在早期檢測特定的腦電波并在合適的時間觸發和控制特定因子的產生。

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