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  • 1 # 科學閏土

    這是基因表達的無線遙控控制的裝置,整體的裝置如下,收集腦電波,腦電圖(EEG)-基於腦-計算機介面(BCI)處理精神狀態特定的腦波程式,腦電波進行加工控制場頻訊號發生器來控制近紅外(near-infrared) NIR-LED燈的開關,利用基因工程技術轉入細胞中的雙鳥苷酸環化酶(diguanylate cyclase,DGCL)蛋白可以捕獲近紅外光線而使自身被啟用,並將三磷酸鳥苷(GTP)轉化生成第二信使環二鳥苷酸(c-di-GMP),c-di-GMP是一種廣泛存在於細菌中的第二信使。環二鳥苷酸c-di-GMP進一步啟用STING蛋白,導致TBK1蛋白對磷酸化修飾IRF3,磷酸化形式的IRF3轉移到細胞核。結合特異性的啟動子啟動下游基因的表達,啟動外源基因人類糖蛋白:分泌型鹼性磷酸酶(SEAP)的表達。

    它使人類的大腦活動和精神狀態以腦電波的形式收集轉化一個細胞可以感受到的刺激訊號,進而調節細胞中進行基因表達。無論是細菌還是高等生物各種植物動物,在能夠在適宜的環境中生存,都能夠對各種環境訊號因子的產生應激,最常見的就是溫度和光照,在不同溫度和光照條件下細胞體內的基因表達模式都是不一樣的,這種訊號的調節都需要經過特殊的訊號路徑調控完成,這些應激性都涉及到受體蛋白感受環境訊號然後經過訊號通路啟動基因表達或者對相應蛋白進行各種修飾調節活性等。

    另一方面各種控制仿生技術近些年也取得了很不錯的進展,特別是各種腦控仿生肢體,有的已經投入轉化成各種產品,這篇文章做的是將兩個技術結合到了一起,為未來的基因和細胞療法提供新的治療思路,但是需要注意的是,基因表達調控在時間上是較慢的,是一個緩慢上升的過程(如本文下圖),不像意念那樣瞬間完成,需要的時間較長,因此目前會限制其廣泛應用。

    參考資料:Folcher M, Oesterle S, Zwicky K, et al. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant[J]. Nature Communications, 2014, 5:5392.

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