斯坦福科学家基因上重新编程细胞以构建人工结构

金色的颜色说明了在右侧的两个遗传靶向神经元上的生物相容性聚合物的沉积，施加邻近的细胞。这些聚合物的选择性沉积可以是电绝缘或导电的，使得可以调节活组织和动物中的靶细胞性质。蓝色金刚石颗粒代表单体使聚合物通过组织全球扩散。该技术仅使聚合物能够在靶向细胞中形成。

斯坦福研究人员开发了一种技术，重新编程电池，以使用科学家提供的合成材料，建立能够在身体内部进行功能的人造结构。

“我们将细胞转化为一种化学工程师，即使用我们提供的材料，以构建以特定方式改变其行为的功能性聚合物，”生物工程教授和精神病学和行为科学，合作工作。

在3月20日版科技版中，研究人员解释了他们如何开发转基地有靶向化学组装或GTCA，并利用新方法在哺乳动物脑细胞和微小蠕虫中构建人工结构的人工结构。 elegans。使用两种不同的生物相容性材料制成，每个材料具有不同的电子性质。一种材料是绝缘体，另一个导体。

研究联合领导振山宝，化学工程教授和椅子，虽然目前的实验主要集中在脑细胞或神经元上，但GTCA也应与其他细胞类型一起使用。“我们开发了一种技术平台，可以在整个身体中挖掘细胞的生化过程中，”宝说。

研究人员开始在基因上重编程他们想要影响的细胞。它们通过使用标准生物工程技术来实现这一点，以提供将酶称为Apex2的酶进入特定神经元。

接下来，科学家们将蠕虫和其他实验组织浸入具有两种活性成分的溶液中 - 一种极低，非致命剂量的过氧化氢，以及它们希望细胞用于其建筑项目的数十亿分子。

过氧化氢与具有尖端酶的神经元之间的接触引发了一系列化学反应，使原料分子一起融合到称为聚合物的链中以形成网状材料。通过这种方式，研究人员能够在他们所需的神经元周围编织具有绝缘或导电性质的人造网。

聚合物改变了神经元的性质。取决于形成的聚合物，神经元烧制得更快或更慢，并且当这些聚合物在C细胞中产生时。秀丽隐带，蠕虫的爬行运动以相反的方式改变。

在哺乳动物细胞实验中，研究人员在小鼠大脑和来自大鼠大脑的培养神经元的活性切片上进行了类似的聚合物形成实验，并验证了合成聚合物的导电或绝缘性能。最后，它们用数百万原料分子注射了低浓度的过氧化氢溶液，进入活小鼠的大脑中以验证这些元素是否没有毒性。

Deisseroth说，“我们拥有的工具探索而不是医疗应用。”但这些工具可用于研究多发性硬化，由骨髓绝缘缠绕在神经周围的粘磨，如果可以诱导患病细胞以形成绝缘聚合物作为替代品。研究人员还可以探讨在自闭症或癫痫中误生神经元的形成是否形成导电聚合物可能会改变这些条件。

前进，研究人员探讨其细胞靶向技术的变体。GTCA可用于产生各种功能材料，由PERSE化学信号实施。“我们想象在这种化学和生物学的新界面中的一个全球，”Deisseroth说。

参考：“活细胞，组织和动物的遗传目标化学组装”由贾柳，玉乐金，克莱尔·理查森，阿里安汤姆，夏鲁···兰克里希纳，费克里伯利，托鲁克修，蜀城陈，程王，萧王，Lydia-Marie Joubert，Yuenwen Jiang，Huiliang Wang，Lief E.Fenno，Jeffrey B.-h。 TOK，SergiuP.Paşca，康申，Zhenan Bao和Karl Deisseroth，3月19日，Science.doi：
10.1126 / science.aay4866.